Parker Solar Probe bare fikk tittelen av de raskeste bevegelser menneskeskapte objekt. Lansert av NASA denne siste August, denne robot romskip er i dag svært, svært nær Solen, på vei for å undersøke ytre corona av vår lokale stjerne.
OK, jeg vet du har spørsmål. La meg bare hoppe rett inn i det.
Hvor fort går det?
Ifølge NASA, gjeldende hastighet er 153,545 mph (eller 68.6 kilometer per sekund). Men virkelig, det betyr bare super rask., Det er nesten umulig å forestille seg noe som fort når de raskeste mann-laget ting på Jorden er kanskje en rail pistol prosjektil på om 2.52 km/s. Det betyr Parker Solar Probe reiser med en hastighet som er 27 ganger raskere enn de raskeste ting vi har fått her nede. Zoom fort.
Hva har dette å gjøre med lysets hastighet?
selvfølgelig, lys er enda raskere. Lyset har en hastighet på ca 3 x 108 m/s (lag 300.000 km/s). Men hvorfor gjør det noe?, Du kan ikke bli et objekt opp til (eller større enn) lysets hastighet. Hvorfor? La oss starte med et eksempel. Anta at jeg har en kraft på 1 Newton og jeg trykk på et objekt på resten med en masse på 1 kg i 1 sekund (jeg bruker lett tall). Momentum-prinsippet sier at fremdriften er produktet av masse og hastighet. Også, den kraften som påføres til en gjenstand forteller oss at endring av momentum. Dette betyr at en 1 Newton kraft i 1 sekund gir en ENDRING i fremdriften av 1 kg*m/s (endre deler er viktig).
Denne meste fungerer for super høy hastighet., Momentum prinsippet fortsatt fungerer så lenge du bruker en bedre definisjon av momentum. Det bør se ut som dette (i en dimensjon).
I dette uttrykket, p er momentum (ikke spør hvorfor) og c representerer lysets hastighet. Legg merke til at når hastigheten nærmer seg lysets hastighet, får du en mye mindre økning i hastighet for samme kraft., Faktisk, hvis hastigheten var lik lysets hastighet ville du være til å dele med null—som vanligvis er en dårlig ting.
Bare for å være klar, er det ikke to modeller for momentum. Du kan alltid bruke mer komplisert versjon av momentum. Prøv dette: Beregne farten av en baseball med en masse 0.142 kg og en hastighet på 35 m/s. Først gjør dette med den enkle formelen av masse ganger hastighet og du får 497 kg*m/s. Nå kan du prøve det med de mer komplisert formel. Gjett hva? Du får det samme. Jeg anbefaler å bruke den enkle formelen når det er mulig.,
Akkurat hvor fort er det Parker Solar Probe å gå i forhold til lysets hastighet? Hvis du deler probe ‘ s hastighet ved lysets hastighet du får 0.00023. Faktisk, kan vi skrive dette som 0.00023 c (der c er lysets hastighet). Det er raskt, men det er ikke lys-hastighet er rask.
Hvorfor er dette hastighet i forhold til Solen?
vil Du sannsynligvis se noe om hastigheten av Parker Solar Probe merket som heliocentric hastighet. Hva er greia med det?
På Jorden, er dette sjelden et problem., Hvis du kjører bilen på 55 km / t, alle forstår at vi måler dette hastighet med hensyn til den stasjonære bakken. Faktisk, fart egentlig bare mening når den måles i forhold til noen referanse ramme. På Jorden, den åpenbare referanse ramme er bakken.
Hva hvis du ikke ønsker å bruke Jordens overflate som en referanse ramme? Tenk deg en politimann å trekke deg over i bilen og sa: «å hei, jeg klokket du på 67,055 mph.»Det kan faktisk være sant fordi Jorden ikke er stasjonær., For å bane rundt Solen, det er å reise med en hastighet på 67,000 mph skal gjøre det hele veien rundt Solen i ett år. Ja, det er rask (med hensyn til Solen).
Hvis du ønsket å måle hastigheten av Parker Solar Sonde med hensyn til Jorden, ville du hatt en tøff tid, fordi du ikke ville bare ha én verdi. Som probe beveger seg nærmere Solen, sonde og Jorden kan bli beveger seg i forskjellige retninger. Så selv om hastighet i forhold til Solen kunne holde konstant hastighet i forhold til Jorda ville endre siden Jorden er å snu i sin bane rundt Solen.,
Hvis du virkelig ønsker å bli gal, du kan bruke noen annen referanse ramme—som det galaktiske sentrum. Men la oss ikke komme i gale.
Hvordan gjør probe bryte sin egen hastighet ta opp?
sonden vil Det gå enda raskere enn den allerede er på reise. NASA-prosjekter en litt raskere hastighet som den kommer nærmere Solen i 2024. Men hvorfor er det få raskere når det er nærmere Solen?
Det er to viktige ideer her. Den første er gravitasjonskraft. Dette er en attraktiv kraft mellom Solen og probe., Omfanget av denne styrken øker avstanden mellom dem reduseres. Oh, ikke bekymre deg—du kan ikke merke en økning i gravitasjonskraft som du nærmer deg bakkenivå. Selv om du har flyttet en vertikal avstand på 1000 meter, dette er ubetydelig i forhold til størrelsen på Jorda, med en radius av 6.37 millioner meter.
Den andre delen av problemet er sirkulær bevegelse. Tenk deg plass probe reiser i en sirkulær bane (som ikke er faktisk sant). For at et objekt for å bevege seg i en sirkel, må det være en styrke å trekke det mot midten av sirkelen., Omfanget av dette sideveis kraft som er proporsjonal med kvadratet av objektets hastighet, men omvendt proporsjonal med radius i sirkelen. Å sette gravitasjonskraft og nødvendig sirkulær kraft sammen, jeg får følgende uttrykk for orbital hastighet.
I dette uttrykket, Ms er massen til Solen og G er den gravitasjonelle konstant. Men det viktigste poenget er at hastigheten øker etter hvert som de minsker radius., Det er bare fysikk.
Lekser
Hvis du ønsker noen morsomme fysikk lekser spørsmål, jeg har deg dekket. Her du går.
- Beregne kinetisk energi av Parker Solar Probe på sitt nåværende hastighet (med hensyn til Solen). Ja, du trenger å se opp eller beregne massen av fortynnet.
- Tenk deg at du skulle få sonden opp til hastighet ved å ha et menneske på en stillestående sykkel som er koblet til en generator. Den menneskelige kan produsere 50 Watt for så lenge du vil (kanskje det er to mennesker som tar svinger). Hvor lang tid ville det ta å få sonden opp til sitt nåværende hastighet?,
- sonden har vært på plass for ca 3 måneder (la oss gå med 3 måneder). Anta at sonden var på reise i konstant hastighet, dette hele tiden (bruk gjeldende hastighet). Lag et plott av hastighet vs tid, målt i forhold til Jorden. Husk at i 3 måneder Jorden endrer retning.
- Hvor mange sjokolader ville sonden må «spise» for å komme til sin nåværende hastighet. Ja, jeg antar sonden spiser. Dette kan være nyttig også.,
Mer Flott KABLET Historier
- Jeff Bezos ønsker oss alle til å forlate Jorden for god
- Så mye genetisk testing, så få mennesker til å forklare det til deg
- Disse magiske solbriller blokkere alle skjermene rundt deg
- Alt du trenger å vite om online konspirasjonsteorier
- Våre 25 favoritt-funksjoner fra de siste 25 årene
- på Jakt etter mer? Registrer deg for vårt daglige nyhetsbrev, og gå aldri glipp av vår nyeste og beste historier