గురుత్వ పలాయనం — కేంద్ర ద్రవ్యరాశి నుండి విముక్తి

1 · ఊహించండి

ఒక ఉపగ్రహం కేంద్ర ద్రవ్యరాశి ప్రక్కగా, దాని దూరానికి సంబంధించిన పలాయన వేగం కంటే కొద్దిగా ఎక్కువ వడితో ప్రయోగించబడింది. అది తిరిగి కక్ష్యలోకి పడుతుందా, శాశ్వతంగా వృత్తంలో తిరుగుతుందా, లేదా వెళ్ళిపోయి ఎప్పుడూ తిరిగి రాదా?

• అది తప్పించుకుంటుంది — దాని దూరం పెరుగుతూనే ఉంటుంది, ఎప్పుడూ తిరిగి రాదు.
• అది కేంద్ర ద్రవ్యరాశి చుట్టూ మూసిన కక్ష్యలో స్థిరపడుతుంది.
• అది నెమ్మదిస్తుంది, మలుపు తిరిగి, కేంద్ర ద్రవ్యరాశి వైపు తిరిగి పడుతుంది.

2 · అమరిక

1. గురుత్వ పలాయన ప్రీసెట్‌ను తెరిచి రీసెట్ నొక్కండి. కేంద్ర-ద్రవ్యరాశి పారామితి GM, కేంద్రం నుండి ఉపగ్రహ ప్రారంభ దూరం r ను గమనించండి.
2. వడి ప్రోబ్ ఉపగ్రహానికి జోడించబడి ఉందని నిర్ధారించండి — అది m/s లో కేంద్ర ద్రవ్యరాశికి సాపేక్షంగా ఉపగ్రహ వడిని నివేదిస్తుంది.
3. కింది ప్రతి ప్రయత్నానికీ, GM, ప్రయోగ దూరం r ను జాబితా చేసిన విలువలకు సెట్ చేసి, ప్లే నొక్కి, ప్రయోగ క్షణంలో ఉపగ్రహ వడిని నమోదు చేయండి.

3 · డేటా సేకరించండి

మీ మూడు ప్రయత్నాల కోసం, లెక్కించిన పలాయన వేగం v_esc (x-అక్షం) పై కొలిచిన ప్రయోగ వడి v (y-అక్షం) ప్లాట్ చేయండి. రేఖను వర్ణించి, దాని వాలును అంచనా వేయండి.

4 · విశ్లేషించండి

1. ప్రతి వరుసకూ, కొలిచిన ప్రయోగ వడి v ను లెక్కించిన పలాయన వేగం v_esc తో భాగించండి. మూడు ప్రయత్నాల్లో ఈ నిష్పత్తి గురించి మీరు ఏమి గమనించారు, 1 కంటే ఎక్కువ నిష్పత్తి ఉపగ్రహం తప్పించుకుంటుందా అనే దాని గురించి ఏమి చెబుతుంది?
2. విశిష్ట కక్ష్యా శక్తి ε = v²/2 − GM/r. మొదటి ప్రయత్నానికి కొలిచిన ప్రయోగ వడితో ε లెక్కించండి. అది ధనాత్మకమని చూపించి, ధనాత్మక ε అంటే ఉపగ్రహం బంధితం కాదు అని ఎందుకో వివరించండి.

5 · విస్తరించండి

1. ప్రయోగ వడి 1.08× బదులుగా సరిగ్గా పలాయన వేగం (నిష్పత్తి = 1.00) వద్ద ఉంటే ఉపగ్రహం ఏ మార్గాన్ని అనుసరిస్తుందో ఊహించండి. అది నిజంగా ఆగుతుందా, ఏ దూరంలో? ε ఉపయోగించి వివరించండి.
2. గ్రహ ఉపరితలం నుండి ప్రయోగించిన నిజమైన అంతరిక్ష నౌక అంతరిక్షానికి చేరే ముందు వాతావరణ ఘర్షణ గుండా కూడా ఎగబాకాలి. అలాంటప్పుడు పలాయనానికి అసలు అవసరమైన వడి ఇక్కడ లెక్కించిన ఆదర్శ v_esc = √(2GM/r) కంటే పెద్దదా చిన్నదా? ఎందుకు?

ఈ ప్రయోగం వెనుక ఉన్న భౌతిక శాస్త్రం

← ప్రయోగానికి తిరిగి

138 ఉచిత ముద్రించగల భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగ పత్రకాలు