De Parker Solar Probe heeft zojuist de titel van het snelst bewegende, door de mens gemaakte object verdiend. NASA lanceerde dit robotschip afgelopen augustus.het is op dit moment heel dicht bij de zon, op weg om de buitenste corona van onze lokale ster te onderzoeken.
OK, Ik weet dat je vragen hebt. Laat me er gewoon in springen.
hoe snel gaat het?volgens NASA is de huidige snelheid 153.545 mph (of 68,6 kilometer per seconde). Maar echt, dat betekent gewoon supersnel., Het is bijna onmogelijk om zoiets snel voor te stellen als het snelste door de mens gemaakte spul op aarde misschien een rail gun projectiel is met ongeveer 2,52 km/s. dat betekent dat de Parker Solar Probe met een snelheid reist die 27 keer sneller is dan het snelste ding dat we hier beneden hebben. Zoom snel.
View more
wat heeft dit te maken met de lichtsnelheid?
natuurlijk is licht nog sneller. Licht heeft een snelheid van ongeveer 3 x 108 m/s (300.000 km / s). Maar wat maakt dat uit?, Je kunt een object niet krijgen tot (of groter dan) de snelheid van het licht. Waarom? Laten we beginnen met een voorbeeld. Stel dat ik een kracht van 1 Newton heb en ik druk op een object in rust met een massa van 1 kg gedurende 1 seconde (Ik gebruik eenvoudige getallen). Het momentumprincipe zegt dat het momentum het product is van Massa en snelheid. De kracht die op een object wordt uitgeoefend, vertelt ons ook de snelheid van verandering van momentum. Dit betekent dat een kracht van 1 Newton gedurende 1 seconde een verandering in momentum geeft van 1 kg * m / s (het veranderingsdeel is belangrijk).
Dit werkt meestal voor superhoge snelheden., Het momentum principe werkt nog steeds zolang je een betere definitie van momentum gebruikt. Het moet er zo uitzien (in één dimensie).
Rhett Allain
In deze uitdrukking is de P momentum (vraag niet waarom) en de c de lichtsnelheid. Merk op dat als de snelheid dichter bij de snelheid van het licht komt, je een veel kleinere toename in snelheid krijgt voor dezelfde kracht., In feite, als de snelheid gelijk was aan de lichtsnelheid zou je delen door nul—wat over het algemeen een slechte zaak is.
voor alle duidelijkheid, er zijn geen twee modellen voor momentum. Je kunt altijd de meer gecompliceerde versie van momentum gebruiken. Probeer dit: bereken het momentum van een honkbal met een massa van 0,142 kg en een snelheid van 35 m / s. doe dit eerst met de eenvoudige formule van massa maal snelheid en je krijgt 497 kg * m / s. probeer het nu met de meer gecompliceerde formule. Raad eens? Jij krijgt hetzelfde. Ik raad het gebruik van de eenvoudige formule waar mogelijk.,
hoe snel gaat de Parker Solar Probe vergeleken met de lichtsnelheid? Als je de snelheid van de sonde deelt door de lichtsnelheid krijg je 0,00023. Eigenlijk kunnen we dit schrijven als 0.00023 c (waarbij c de lichtsnelheid is). Het is snel, maar het is niet lichtsnelheid snel.
Waarom is deze snelheid ten opzichte van de zon?
u zult waarschijnlijk iets zien over de snelheid van de Parker Solar Probe gelabeld als de heliocentrische snelheid. Hoe zit dat nou?
Op Aarde is dit zelden een probleem., Als u met uw auto rijdt op 55 km / u, begrijpt iedereen dat we deze snelheid meten met betrekking tot de stilstaande grond. In feite zijn snelheden alleen echt zinvol wanneer gemeten ten opzichte van een referentiekader. Op aarde is het voor de hand liggende referentiekader de grond.
Wat als u het aardoppervlak niet als referentiekader wilt gebruiken? Stel je voor dat een politieagent je aanhoudt in je auto en zegt: “Oh hallo, Ik heb je geklokt op 67.055 km / u.”Dat kan inderdaad waar zijn, aangezien de aarde niet stilstaat., Om rond de zon te draaien, moet hij met een snelheid van 67.000 km / u reizen om in één jaar rond de zon te komen. Ja, dat is snel (ten opzichte van de zon).
als je de snelheid van de Parker Solar Probe ten opzichte van de aarde zou willen meten, zou je een moeilijke tijd hebben omdat je niet slechts één waarde zou hebben. Als de sonde dichter bij de zon komt, kunnen de sonde en de aarde in verschillende richtingen bewegen. Dus hoewel de snelheid ten opzichte van de zon constant zou kunnen blijven, zou zijn snelheid ten opzichte van de aarde veranderen omdat de aarde in zijn baan rond de zon draait.,
als je echt gek wilt worden, kun je een ander referentieframe gebruiken—zoals het galactische centrum. Maar laten we niet gek worden.
hoe breekt de sonde zijn eigen snelheidsrecord?
De sonde zal nog sneller gaan dan hij al reist. NASA projecteert een iets hogere snelheid als het dichter bij de zon komt in 2024. Maar waarom wordt het sneller als het dichter bij de zon is?
Er zijn twee belangrijke ideeën. De eerste is de zwaartekracht. Dit is een aantrekkelijke kracht tussen de zon en de sonde., De omvang van deze kracht neemt toe naarmate de afstand tussen hen afneemt. Maak je geen zorgen, je merkt geen toename van de zwaartekracht als je dichter bij de grond komt. Zelfs als je een verticale afstand van 1000 meter verplaatst, is dit onbeduidend in vergelijking met de grootte van de aarde met een straal van 6,37 miljoen meter.
het andere deel van het probleem is cirkelbeweging. Stel je de ruimtesonde in een cirkelbaan voor (wat eigenlijk niet waar is). Om een object in een cirkel te laten bewegen, moet er een kracht zijn die het naar het midden van de cirkel trekt., De grootte van deze zijwaartse kracht is evenredig met het kwadraat van de snelheid van het object, maar omgekeerd evenredig met de straal van de cirkel. Door de gravitatiekracht en de benodigde cirkelkracht samen te voegen, krijg ik de volgende uitdrukking voor de baansnelheid.
Rhett Allain
in deze uitdrukking is Ms de massa van de zon en G de zwaartekrachtconstante. Maar het belangrijkste punt is dat de snelheid toeneemt als de straal afneemt., Het is gewoon natuurkunde.
huiswerk
Als u leuke natuurkunde huiswerk vragen, Ik heb je gedekt. Hier ga je.
Bereken de kinetische energie van de Parker Solar Probe bij zijn stroomsnelheid (ten opzichte van de zon). Ja, je moet naar boven kijken of de massa van de sonde schatten.
stel dat je de sonde op snelheid zou krijgen door een mens op een hometrainer te laten aansluiten op een generator. De mens kan 50 Watt produceren voor zo lang als je wilt (misschien zijn het twee mensen die om de beurt). Hoe lang duurt het om de sonde op zijn huidige snelheid te krijgen?,
de sonde is ongeveer 3 maanden in de ruimte (laten we gaan met 3 maanden). Stel dat de sonde de hele tijd met een constante snelheid reisde (gebruik de huidige snelheid). Maak een plot van snelheid vs. tijd zoals gemeten ten opzichte van de aarde. Vergeet niet, over 3 maanden verandert de aarde van richting.
hoeveel snoeprepen zou de sonde moeten “eten” om op zijn huidige snelheid te komen. Ja, ik neem aan dat de sonde eet. Dit kan ook nuttig zijn.,
meer grote bedrade verhalen
Jeff Bezos wil dat we allemaal de aarde verlaten—voor altijd
zoveel genetische tests, zo weinig mensen om het je uit te leggen
deze magische zonnebril blokkeert alle schermen om je heen
alle u moet weten over online complottheorieën
onze 25 favoriete features van de afgelopen 25 jaar
Op zoek naar meer? Meld u aan voor onze dagelijkse nieuwsbrief en mis nooit meer onze nieuwste en beste verhalen
