Parker Solar Probe právě získal titul nejrychleji se pohybujícího umělého objektu. Tato robotická kosmická loď, kterou NASA zahájila letos v srpnu, je v současné době velmi, velmi blízko Slunce, na cestě k prozkoumání vnější korony naší místní hvězdy.
OK, vím, že máte otázky. Jen do toho skočím.
jak rychle to jde?
podle NASA je jeho aktuální rychlost 153,545 mph (nebo 68.6 kilometrů za sekundu). Ale opravdu, to znamená super rychle., Je téměř nemožné představit si něco, co rychle, když nejrychlejší muž-vyrobené věci na Zemi je možná železniční zbraň, projektil v o 2.52 km/s. To znamená, že Parker Sluneční Sonda se pohybuje rychlostí, která je 27-krát rychlejší než nejrychlejší věc, co máme tady dole. Zoom rychle.
co to má Co dělat s rychlostí světla?
světlo je samozřejmě ještě rychlejší. Světlo má rychlost asi 3 x 108 m/s (300 000 km/s). Ale proč na tom záleží?, Nemůžete získat objekt až (nebo vyšší než) rychlost světla. Proč? Začněme příkladem. Předpokládejme, že mám sílu 1 Newton a tlačím na objekt v klidu s hmotností 1 kg po dobu 1 sekundy (používám snadná čísla). Princip hybnosti říká, že hybnost je produktem hmotnosti a rychlosti. Také síla aplikovaná na objekt nám říká rychlost změny hybnosti. To znamená, že síla 1 Newton po dobu 1 sekundy dává změnu hybnosti 1 kg * m / s(změna je důležitá).
to většinou funguje pro super vysoké rychlosti., Princip hybnosti stále funguje tak dlouho, dokud použijete lepší definici hybnosti. Mělo by to vypadat takto (v jedné dimenzi).
tento výraz, p je hybnost (neptejte se proč) a c představuje rychlost světla. Všimněte si, že jak se rychlost blíží rychlosti světla, získáte mnohem menší zvýšení rychlosti pro stejnou sílu., Ve skutečnosti, v případě, že rychlost se rovná rychlosti světla byste se dělením nulou-což je obecně špatná věc.
aby bylo jasno, neexistují dva modely pro hybnost. Vždy můžete použít složitější verzi momentum. Zkuste toto: Vypočítat hybnost baseball s hmotností 0.142 kg a rychlosti 35 m/s. Nejprve si to s jednoduchý vzorec hmotnost krát rychlost a dostanete 497 kg*m/s. Nyní zkuste to s čím složitější vzorec. Hádej co? Dostaneš to samé. Doporučuji používat jednoduchý vzorec, kdykoli je to možné.,
Jak rychle jde Parker Solar Probe ve srovnání s rychlostí světla? Pokud dělíte rychlost sondy rychlostí světla, dostanete 0.00023. Ve skutečnosti to můžeme napsat jako 0.00023 c (kde c je rychlost světla). Je to rychlé,ale není to rychlost světla.
proč je tato rychlost vzhledem ke Slunci?
pravděpodobně uvidíte něco o rychlosti Parker Solar Probe označené jako heliocentrická rychlost. O co jde?
na Zemi je to zřídka problém., Pokud řídíte své auto rychlostí 55 mph, každý chápe, že tuto rychlost měříme s ohledem na stacionární zem. Ve skutečnosti mají rychlosti smysl pouze tehdy, když jsou měřeny vzhledem k nějakému referenčnímu rámci. Na Zemi je zřejmým referenčním rámcem země.
Co když jste nechtěli použít zemský povrch jako referenční rámec? Představte si, že vás policista zastavil v autě a řekl: „Ahoj, taktoval jsem na 67,055 mph.“To by skutečně mohla být pravda, protože země není stacionární., V pořadí na oběžné dráze Slunce, musí cestovat s rychlostí 67.000 km / h, aby se to celou cestu kolem Slunce za jeden rok. Ano, To je rychlé (s ohledem na slunce).
Pokud byste chtěli měřit rychlost Parker Solar Probe vzhledem k zemi, měli byste těžký čas, protože byste neměli jen jednu hodnotu. Jak se sonda přibližuje ke Slunci, sonda a země se mohou pohybovat různými směry. Takže i když by rychlost vůči Slunci mohla zůstat konstantní, její rychlost vzhledem k Zemi by se změnila, protože země se otáčí na své oběžné dráze kolem Slunce.,
Pokud opravdu chcete dostat blázen, můžete použít některé další referenční snímek—jako galaktické centrum. Ale nezbláznme se.
jak sonda překoná svůj vlastní rychlostní rekord?
sonda půjde ještě rychleji, než již cestuje. NASA počítá s mírně rychlejší rychlostí, protože se v roce 2024 přiblíží slunci. Ale proč se zrychluje, když je blíže Slunci?
zde jsou dva klíčové nápady. První je gravitační síla. Jedná se o atraktivní sílu mezi Sluncem a sondou., Velikost této síly se zvyšuje s tím, jak se vzdálenost mezi nimi snižuje. Nebojte se—nemůžete si všimnout zvýšení gravitační síly, když se pohybujete blíže k zemi. Dokonce i když jste přesunuli svislou vzdálenost 1000 metrů, je to zanedbatelné ve srovnání s velikostí země s poloměrem 6,37 milionu metrů.
druhou částí problému je kruhový pohyb. Představte si vesmírnou sondu cestující na kruhové oběžné dráze (což ve skutečnosti není pravda). Aby se objekt pohyboval v kruhu, musí být síla, která ho táhne směrem ke středu kruhu., Velikost této boční síly je úměrná čtverci rychlosti objektu, ale nepřímo úměrná poloměru kruhu. Když spojím gravitační sílu a požadovanou kruhovou sílu, získám následující výraz pro orbitální rychlost.
V tomto výrazu, Ms je hmotnost Slunce a G je gravitační konstanta. Hlavním bodem je však to, že rychlost se zvyšuje s poklesem poloměru., Je to jen fyzika.
domácí úkoly
Pokud chcete nějaké zábavné otázky týkající se fyziky, mám vás. Tady máš.
- Vypočítejte kinetickou energii Parker Solar Probe při jeho aktuální rychlosti (s ohledem na slunce). Ano, musíte se podívat nahoru nebo odhadnout hmotnost sondy.
- Předpokládejme, že jste chtěli dostat sondu do rychlosti tím, že člověk na stacionárním kole připojen k generátoru. Člověk může produkovat 50 wattů tak dlouho, jak chcete (možná jsou to dva lidé, kteří se střídají). Jak dlouho by trvalo, než by sonda dosáhla své současné rychlosti?,
- sonda byla ve vesmíru asi 3 měsíce (pojďme s 3 měsíci). Předpokládejme, že sonda celou dobu cestovala konstantní rychlostí (použijte její aktuální rychlost). Vytvořte graf rychlosti vs. čas měřený vzhledem k zemi. Pamatujte, že za 3 měsíce Země změní směr.
- kolik tyčinek by sonda potřebovala „sníst“, aby se dostala k aktuální rychlosti. Ano, předpokládám, že sonda jí. To může být také užitečné.,
Další Skvělé KABELOVÉ Příběhy
- Jeff Bezos chce nás všechny, aby opustit Zemi—pro dobré
- tolik, genetické testování, tak málo lidí, aby to vysvětlit na vás,
- Tyto kouzelné brýle blokovat všechny obrazovky kolem vás
- Vše, co potřebujete vědět o on-line konspirační teorie
- Naše 25 oblíbených funkcí z posledních 25 let
- Hledáte více informací? Přihlaste se k odběru našeho denního zpravodaje a nikdy nezmeškejte naše nejnovější a největší příběhy