Parker Solar Probe har lige tjent titlen på det hurtigst bevægelige menneskeskabte objekt. Lanceret af NASA i August sidste år er dette robot rumfartøj i øjeblikket meget, meget nær Solen, på vej til at undersøge den ydre Korona af vores lokale stjerne.
OK, Jeg ved, du har spørgsmål. Lad mig bare hoppe lige ind i det.
hvor hurtigt går det?
ifølge NASA er dens nuværende hastighed 153.545 mph (eller 68, 6 kilometer i sekundet). Men virkelig, det betyder bare super hurtigt., Det er næsten umuligt at forestille sig noget så hurtigt, når de hurtigste menneskeskabte ting på jorden måske er et jernbanepistolprojektil på omkring 2,52 km / s. det betyder, at Parker Solar Probe rejser med en hastighed, der er 27 gange hurtigere, at den hurtigste ting, vi har her nede. Zoom hurtigt.
Hvad har dette at gøre med lysets hastighed?
selvfølgelig er lyset endnu hurtigere. Lygten har en hastighed på omkring 3 108 108 m/s (300.000 km / s). Men hvorfor betyder det noget?, Du kan ikke få et objekt op til (eller større end) lysets hastighed. Hvorfor? Lad os starte med et eksempel. Antag, at jeg har en kraft på 1 Ne .ton, og jeg skubber på et objekt i ro med en masse på 1 kg i 1 sekund (Jeg bruger lette tal). Momentumprincippet siger, at momentumet er produktet af masse og hastighed. Den kraft, der påføres et objekt, fortæller os også hastigheden for ændring af momentum. Dette betyder, at en 1 Ne .ton kraft i 1 sekund giver en ændring i momentum på 1 kg*m/s (ændringsdelen er vigtig).
dette virker for det meste for super høje hastigheder., Momentum-princippet fungerer stadig, så længe du bruger en bedre definition af momentum. Det skal se sådan ud (i en dimension).
I dette udtryk p er momentum (spørg ikke hvorfor) og c repræsenterer lysets hastighed. Bemærk, at når hastigheden kommer tættere på lysets hastighed, får du en meget mindre stigning i hastighed for den samme kraft., Faktisk, hvis hastigheden var lig med lysets hastighed, ville du dividere med nul—hvilket generelt er en dårlig ting.
bare for at være klar, er der ikke to modeller for momentum. Du kan altid bruge den mere komplicerede version af momentum. Prøv dette: Beregn momentumet for en baseball med en masse på 0,142 kg og en hastighed på 35 m/s. gør først dette med den enkle formel for massetidshastighed, og du får 497 kg*m/s. prøv det nu med den mere komplicerede formel. Ved du hvad? Du får det samme. Jeg anbefaler at bruge den enkle formel, når det er muligt.,
hvor hurtigt går Parker Solar Probe i forhold til lysets hastighed? Hvis du deler sondens hastighed med lysets hastighed, får du 0.00023. Faktisk kan vi skrive dette som 0.00023 c (hvor c er lysets hastighed). Det er hurtigt, men det er ikke let hastighed hurtigt.
Hvorfor er denne hastighed i forhold til Solen?
du vil sandsynligvis se noget om hastigheden af Parker Solar Probe mærket som den heliocentriske hastighed. Hvad er der med det?
på jorden er dette sjældent et problem., Hvis du kører din bil på 55 mph, forstår alle, at vi måler denne hastighed med hensyn til den stationære jord. Faktisk giver hastigheder kun virkelig mening, når de måles i forhold til en referenceramme. På jorden er den åbenlyse referenceramme jorden.
Hvad hvis du ikke ønskede at bruge jordoverfladen som referenceramme? Forestil dig en politibetjent, der trækker dig over i din bil og siger “Åh hej, jeg klokkede dig på 67.055 mph.”Det kunne faktisk være sandt, da jorden ikke er stationær., For at bane solen skal den rejse med en hastighed på 67.000 mph for at gøre det hele vejen rundt om Solen på et år. Ja, det er hurtigt (med hensyn til Solen).
Hvis du ønskede at måle hastigheden af Parker Solar Probe med hensyn til jorden, ville du have en hård tid, fordi du ikke bare ville have en værdi. Når sonden bevæger sig tættere på solen, kan sonden og Jorden bevæge sig i forskellige retninger. Så selvom hastigheden i forhold til Solen kunne forblive konstant, ville dens hastighed i forhold til jorden ændre sig, da Jorden drejer i sin bane omkring Solen.,
Hvis du virkelig ønsker at blive skør, kan du bruge en anden referenceramme—som det galaktiske center. Men lad os ikke blive vanvittige.
hvordan bryder sonden sin egen hastighedsrekord?
sonden vil gå endnu hurtigere, end den allerede rejser. NASA projicerer en lidt hurtigere hastighed, da den kommer tættere på Solen i 2024. Men hvorfor bliver det hurtigere, når det er tættere på Solen?
Der er to centrale ideer her. Den første er tyngdekraften. Dette er en attraktiv kraft mellem Solen og sonden., Størrelsen af denne kraft stiger, da afstanden mellem dem falder. Åh, rolig—du kan ikke bemærke en stigning i tyngdekraften, når du bevæger dig tættere på jorden. Selv hvis du flyttede en lodret afstand på 1000 meter, er dette ubetydeligt sammenlignet med Jordens størrelse med en radius på 6, 37 millioner meter.
den anden del af problemet er cirkulær bevægelse. Forestil dig rumsonden, der rejser i en cirkulær bane (hvilket faktisk ikke er sandt). For at et objekt skal bevæge sig i en cirkel, skal der være en kraft, der trækker den mod midten af cirklen., Størrelsen af denne sidelæns kraft er proportional med kvadratet af objektets hastighed, men omvendt proportional med cirkelens radius. Når jeg sætter tyngdekraften og den krævede cirkulære kraft sammen, får jeg følgende udtryk for orbitalhastigheden.
I dette udtryk, Ms er massen af Solen og G er tyngdekraften konstant. Men hovedpunktet er, at hastigheden stiger, når radiusen falder., Det er bare fysik.
hjemmearbejde
Hvis du vil have nogle sjove fysik lektier spørgsmål, jeg har du dækket. Værsgo.
- Beregn den kinetiske energi af Parker Solar Probe ved dens nuværende hastighed (med hensyn til Solen). Ja, du skal kigge op eller estimere sondens masse.
- Antag, at du ville få sonden op i hastighed ved at have et menneske på en stationær cykel tilsluttet en generator. Mennesket kan producere 50 .att så længe du vil (måske er det to mennesker, der skiftes). Hvor lang tid tager det at få sonden op til sin nuværende hastighed?,
- sonden har været i rummet i cirka 3 måneder (lad os gå med 3 måneder). Antag, at sonden rejste med konstant hastighed hele tiden (brug dens nuværende hastighed). Opret et plot af hastighed vs. tid målt i forhold til jorden. Husk, om 3 måneder ændrer jorden retning.
- hvor mange candy barer ville sonden nødt til at “spise” for at komme til sin nuværende hastighed. Ja, jeg antager, at sonden spiser. Dette kan også være nyttigt.,
Flere Store KABLEDE Historier
- Jeff Bezos vil have os alle til at forlade Jorden er god
- Så meget, gentest, så få folk til at forklare det for dig
- Disse magiske solbriller blokere alle skærme rundt omkring dig
- Alt du behøver at vide om online konspirationsteorier
- Vores 25 foretrukne funktioner fra de sidste 25 år
- Udkig efter mere? Tilmeld dig vores daglige nyhedsbrev og gå aldrig glip af vores nyeste og bedste historier