Tìm hiểu cách hoạt động của vận tốc thoát và cách tính vận tốc thoát

Phải mất một mức vận tốc nhất định để một vật thể đạt được quỹ đạo quanh một thiên thể chẳng hạn như Trái đất. Cần vận tốc lớn hơn nữa để thoát ra khỏi quỹ đạo như vậy. Khi các nhà vật lý thiên văn thiết kế tên lửa để di chuyển đến các hành tinh khác - hoặc ra khỏi hệ mặt trời hoàn toàn - họ sử dụng vận tốc quay của Trái đất để tăng tốc độ tên lửa và phóng chúng vượt ra ngoài tầm với của lực hấp dẫn của Trái đất. Tốc độ cần thiết để phá vỡ quỹ đạo được gọi là vận tốc thoát.

Chuyển đến phần

• Vận tốc thoát là gì?
• Vận tốc thoát hoạt động như thế nào?
• Làm thế nào để bạn tính toán vận tốc thoát?
• Vận tốc thoát của Trái đất là gì?
• Sự khác biệt giữa Vận tốc thoát và Vận tốc quỹ đạo là gì?
• Muốn Tìm hiểu Thêm về Khám phá Không gian?
• Tìm hiểu thêm về MasterClass của Chris Hadfield

Cựu chỉ huy của Trạm Vũ trụ Quốc tế dạy bạn khoa học về khám phá không gian và những gì tương lai nắm giữ.

Vận tốc thoát là gì?

Vận tốc thoát, như nó áp dụng cho khoa học tên lửa và du hành vũ trụ, là vận tốc cần thiết để một vật thể (chẳng hạn như tên lửa) thoát khỏi quỹ đạo hấp dẫn của một thiên thể (chẳng hạn như một hành tinh hoặc một ngôi sao).

Vận tốc thoát hoạt động như thế nào?

Giống như vận tốc quỹ đạo, vận tốc thoát thay đổi dựa trên khoảng cách mà một vật thể đến từ trọng tâm. Về mặt thực tế, độ cao của tên lửa càng cao so với Trái đất, thì vận tốc càng ít cần thiết để:

đậu xanh có cần phơi nắng đầy đủ không

• Quỹ đạo Trái đất
• Thoát hoàn toàn khỏi trường hấp dẫn của Trái đất

One reason that communications satellites can orbit the earth without constantly expending energy is that they subsist at an altitude miles above Earth. Ngược lại, một chiếc máy bay thương mại, bay gần bề mặt hành tinh hơn nhiều, phải liên tục sử dụng năng lượng để duy trì trên bầu trời. Cũng theo nguyên tắc này, một tên lửa ở xa bề mặt trái đất cần ít năng lượng hơn để đạt được vận tốc thoát so với khi tên lửa bay gần trái đất.

Làm thế nào để bạn tính toán vận tốc thoát?

Vận tốc thoát là một hàm của vận tốc quỹ đạo của một vật. Nếu bạn lấy vận tốc cần thiết để duy trì quỹ đạo ở một độ cao nhất định và nhân nó với căn bậc hai của 2 (xấp xỉ 1,414), bạn sẽ tính được vận tốc cần thiết để thoát khỏi quỹ đạo và trường hấp dẫn điều khiển quỹ đạo đó.

Trong bối cảnh khám phá không gian của con người, hãy xem xét một tàu vũ trụ hiện đang quay quanh trái đất. Nếu nó kích hoạt động cơ đủ lâu, nó cuối cùng sẽ bay đủ nhanh để bay vào không gian sâu, thoát khỏi lực hấp dẫn của hành tinh. Tốc độ đó, được gọi là vận tốc thoát, đơn giản là căn bậc hai của 2, hoặc nhanh hơn 41 phần trăm so với tốc độ quỹ đạo.

Vận tốc thoát của Trái đất là gì?

In theoretical terms, the escape velocity at the surface of Earth is 11.2 km per second (6.96 miles per second). The escape velocity on the surface of the moon is roughly 2.4km per second (1.49 miles per second).

Trong ứng dụng thực tế, những con số này không quá quan trọng. Tên lửa không thoát khỏi lực hấp dẫn của Trái đất bằng cách phóng trực tiếp từ bề mặt. Thay vào đó, các kỹ sư thiên văn trước tiên đưa những tên lửa này vào quỹ đạo và sau đó sử dụng vận tốc quỹ đạo như một khẩu súng cao su để đẩy tên lửa đến vận tốc thoát cần thiết của nó. Hơn nữa, các vận tốc thoát được liệt kê ở trên không tính đến lực cản của khí quyển, điều này thực sự sẽ làm tăng vận tốc cần thiết để thoát khỏi trường hấp dẫn của hành tinh. Đây là một trong những lý do tại sao các nhà khoa học tên lửa lần đầu tiên đưa tàu vũ trụ vào quỹ đạo trước khi khai hỏa để tìm vận tốc thoát.

điều nào sau đây không phải là một ví dụ về bi kịch của những người bình thường

Lớp học thạc sĩ

Được đề xuất cho bạn

Các lớp học trực tuyến được giảng dạy bởi những bộ óc vĩ đại nhất thế giới. Mở rộng kiến ​​thức của bạn trong các danh mục này.

Dạy khám phá không gian

Dạy bảo tồn

làm thế nào để làm thơ cho người mới bắt đầu

Dạy tư duy khoa học và giao tiếp

Dạy khoa học về giấc ngủ ngon hơn

Sự khác biệt giữa Vận tốc thoát và Vận tốc quỹ đạo là gì?

Nghĩ như một người chuyên nghiệp

Cựu chỉ huy của Trạm Vũ trụ Quốc tế dạy bạn khoa học về khám phá không gian và những gì tương lai nắm giữ.

Vận tốc quỹ đạo là tốc độ cần thiết để đạt được quỹ đạo xung quanh một thiên thể, chẳng hạn như một hành tinh hoặc một ngôi sao, trong khi vận tốc thoát là tốc độ cần thiết để rời khỏi quỹ đạo đó. Duy trì vận tốc quỹ đạo yêu cầu phải di chuyển với tốc độ duy trì:

• Căn chỉnh với vận tốc quay của thiên thể
• Đủ nhanh để chống lại lực hấp dẫn kéo vật thể quay về phía bề mặt cơ thể

Vận tốc quỹ đạo được tạo ra nhờ bề mặt cong của hành tinh, ngôi sao hoặc thiên thể khác. Một vật thể quay quanh có xu hướng chuyển động theo đường thẳng, trong khi vật thể đó chuyển động theo đường cong. Do đó, độ cong không đổi của vật thể quay quanh quỹ đạo ngăn không cho vật thể quay quanh rơi xuống bề mặt, miễn là vật thể quay quanh đó duy trì tốc độ thích hợp.

Trong không gian, việc duy trì một tốc độ không đổi dễ dàng hơn so với trên trái đất, do nguyên lý quán tính. Một trong những định luật quán tính của Sir Isaac Newton nói rằng một vật thể đang chuyển động có xu hướng duy trì chuyển động trừ khi bị tác động bởi một lực bên ngoài. Trong bầu khí quyển của trái đất, một vật thể bay chạm trán với nhiều phân tử không khí, làm chậm tốc độ của vật thể đó khi bay qua bầu trời. Khi bạn du hành bên ngoài bầu khí quyển của Trái đất, không khí trở nên trống trải hơn, với ít phân tử hơn để chống lại vận tốc chuyển động của một vật thể quay quanh quỹ đạo.

sự khác biệt giữa luật khoa học và lý thuyết

Tìm hiểu thêm về vận tốc quỹ đạo trong hướng dẫn đầy đủ của chúng tôi tại đây.

Muốn Tìm hiểu Thêm về Khám phá Không gian?

Cho dù bạn là một kỹ sư du hành vũ trụ mới chớm nở hay đơn giản là muốn tìm hiểu kỹ hơn về khoa học du hành vũ trụ, việc tìm hiểu về lịch sử chi tiết và phong phú của chuyến bay vào vũ trụ của con người là điều cần thiết để hiểu được quá trình khám phá không gian đã phát triển như thế nào. Trong MasterClass của Chris Hadfield về khám phá không gian, cựu chỉ huy Trạm Vũ trụ Quốc tế cung cấp cái nhìn sâu sắc vô giá về những gì cần thiết để khám phá không gian và những gì tương lai giữ cho loài người ở biên giới cuối cùng. Chris cũng nói về khoa học du hành vũ trụ, cuộc sống như một phi hành gia và cách bay trong không gian sẽ thay đổi mãi mãi cách bạn nghĩ về cuộc sống trên Trái đất.

Bạn muốn tìm hiểu thêm về khám phá không gian? Tư cách thành viên thường niên của MasterClass cung cấp các bài học video độc quyền từ các nhà khoa học và phi hành gia bậc thầy như Chris Hadfield.