Достаточно ли 5 ​​км/с, чтобы вырваться из гравитационного поля Земли? [закрыто]

Частица вылетает вертикально вверх со скоростью 15 к м / с . С какой скоростью он будет двигаться в межзвездном пространстве? Предположим только гравитационное поле Земли.

Итак, это вопрос из моего учебника по физике (я учусь в 12-м классе), и я столкнулся с этой проблемой из главы «Гравитация». Итак, если мы посмотрим просто, то довольно ясно, что остаточная избыточная скорость частицы должна быть скоростью частицы, свободно движущейся в пространстве, которая равна

скорость частицы скорость убегания земли 15 к м с 11 к м с "=" 4 к м с
Но напечатанное решение 10 к м / с что выглядит совершенно неразумно!

Решение

Скорость частицы на поверхности земли "=" в е "=" 15 к м / с
Позволять в с - скорость частицы в пространстве.
Полная энергия должна быть сохранена.
Изменение в КЭ = изменение в ЧП

Δ КЭ "=" Δ ЧП 1 2 м ( в е 2 в с 2 ) "=" г М м р 1 2 ( 225 в с 2 ) "=" 6,67 10 11 6 10 24 6400 10 5 в с "=" 10 к м / с

Только 5 к м / с скорость, использованная при выходе из гравитационного поля Земли?!
Это решение выглядит разумным, но не является ответом.
Даже транслунная инжекция, выполненная Сатурном-V для Луны, была 10 к м / с , скорость МКС 7,5 к м / с , то как можно отправить объект в космос, используя только 5 к м / с скорость?

Хотя вы думаете, что это довольно ясно, предложенная вами формула для определения скорости в межзвездном пространстве неверна. При покидании Земли кинетическая энергия преобразуется в потенциальную энергию, а скорость входит в кинетическую энергию квадратичным образом, как вы можете видеть в решении и ответе JG. Таким образом, вы не можете просто вычесть одну скорость из другой, чтобы найти результирующую скорость в межзвездном пространстве.
Кстати: то, как вы формулируете заголовок вопроса, вероятно, вас смущает. Никто не говорил, что 5 км/с достаточно для побега. Вот почему ракета стартует со скоростью 15 км/с. Например: если бы ракета стартовала со скоростью 100 км/с, скорость в межзвездном пространстве была бы примерно 99 км/с, но это также не означало бы, что 1 км/с достаточно для побега.
Привет! Я отредактировал ваш вопрос, используя математический набор MathJax (LaTeX). Если у вас возникнут вопросы в будущем, вы можете обратиться к основному руководству и краткому справочнику по MathJax . Спасибо!
Хотя это выглядит как вопрос домашнего задания «проверь мою работу», на самом деле ОП не просит нас проверить расчет. Они хотят знать, почему в учебнике используется это уравнение, включающее KE и PE, а не простое различие скоростей. То есть ОП нуждалась в концептуальной помощи по связи между скоростью убегания, кинетической энергией и потенциальной энергией.

Ответы (2)

Итак, если мы посмотрим просто, то совершенно ясно, что оставшаяся избыточная скорость частицы должна быть скоростью частицы, свободно движущейся в пространстве, котораяvelocity of particle - escape velocity of earth

Почему вы решили, что можете найти требуемую скорость, вычитая эти скорости, просто как если бы вы съели одну шестую часть торта, то у вас осталось пять шестых? Скорость не торт :)

Объекты не приобретают и не теряют скорости из-за работы, проделанной над ними. Они приобретают или теряют кинетическую энергию , которая имеет термин в 2 (скорость в квадрате).

Кажется, вы неправильно понимаете, что скорость сохраняется, чтобы вырваться из гравитационного поля Земли. Нет, это не так. Это кинетическая энергия, которая щадится. Таким образом, вы не можете получить ответ, просто вычитая эти скорости.

При сохранении энергии выход из-под земного притяжения вычитает фиксированное количество энергии на массу (а именно полученный GPE), то есть скорость в квадрате, а не скорость.

Боже мой, вся моя жизнь была ложью, так что 11 км/с - это как билет, чтобы пересечь эту гравитационную сферу, все 11 км/с не используются для того, чтобы выбросить тело, мой мозг болит. Спасибо