Parker Solar Probe zdobył właśnie tytuł najszybciej poruszającego się obiektu stworzonego przez człowieka. Wystrzelony przez NASA w sierpniu tego roku, ten robotyczny statek kosmiczny jest obecnie bardzo, bardzo blisko Słońca, w drodze do sondy zewnętrznej korony naszej lokalnej Gwiazdy.
OK, wiem, że masz pytania. Wskoczę do tego.
Jak szybko jedzie?
według NASA jego aktualna prędkość to 153 545 mph (czyli 68,6 km / s). Ale tak naprawdę, to znaczy super szybko., To prawie niemożliwe, aby wyobrazić sobie coś tak szybkiego, kiedy najszybszym stworzonym przez człowieka materiałem na Ziemi jest pocisk z prędkością 2,52 km / S. oznacza to, że sonda Słoneczna Parker porusza się z prędkością 27 razy szybszą niż najszybsza rzecz, jaką mamy tutaj. Powiększ szybko.
Co to ma wspólnego z prędkością światła?
oczywiście światło jest jeszcze szybsze. Prędkość światła wynosi około 3 x 108 m/s (300 000 km / s). Ale jakie to ma znaczenie?, Nie można uzyskać obiektu z prędkością światła (lub większą niż). Dlaczego? Zacznijmy od przykładu. Załóżmy, że mam siłę 1 Newtona i naciskam na obiekt w spoczynku o masie 1 kg przez 1 sekundę(używam łatwych liczb). Zasada pędu mówi, że pęd jest iloczynem masy i prędkości. Również siła przyłożona do obiektu mówi nam o szybkości zmiany pędu. Oznacza to, że siła 1 Newtona przez 1 sekundę daje zmianę pędu o 1 kg * m / s (ważna jest część zmiany).
to działa głównie na super wysokie prędkości., Zasada pędu nadal działa tak długo, jak używasz lepszej definicji pędu. Powinno to wyglądać tak (w jednym wymiarze).
w tym wyrażeniu p jest momentum (don nie pytaj dlaczego) A C reprezentuje prędkość światła. Zauważ, że gdy prędkość zbliża się do prędkości światła, otrzymujesz znacznie mniejszy wzrost prędkości dla tej samej siły., W rzeczywistości, gdyby prędkość była równa prędkości światła można by podzielić przez zero—co jest ogólnie złe.
dla jasności, nie ma dwóch modeli na momentum. Zawsze możesz użyć bardziej skomplikowanej wersji momentum. Spróbuj tego: Oblicz pęd piłki baseballowej o masie 0,142 kg i prędkości 35 m / s. najpierw zrób to z prostym wzorem mas razy prędkość i otrzymasz 497 kg*m/s. Teraz spróbuj z bardziej skomplikowanym wzorem. Wiesz co? Dostajesz to samo. Polecam stosowanie prostej formuły, gdy tylko jest to możliwe.,
Jak szybko leci Sonda Parker Solar Probe w porównaniu z prędkością światła? Jeśli podzielisz prędkość sondy przez prędkość światła, otrzymasz 0,00023. W rzeczywistości możemy to zapisać jako 0.00023 c (gdzie c jest prędkością światła). Jest szybki, ale nie szybki.
dlaczego ta prędkość jest względem słońca?
prawdopodobnie zobaczysz coś o prędkości sondy Parker Solar Probe oznaczonej jako prędkość heliocentryczna. O co chodzi?
na Ziemi rzadko jest to problem., Jeśli prowadzisz samochód z prędkością 55 km / h, wszyscy rozumieją, że mierzymy tę prędkość w odniesieniu do nieruchomego podłoża. W rzeczywistości prędkości mają sens tylko wtedy, gdy są mierzone w stosunku do niektórych ramek odniesienia. Na Ziemi oczywistą ramą odniesienia jest ziemia.
a jeśli nie chcesz używać powierzchni Ziemi jako ramy odniesienia? Wyobraź sobie, że policjant zatrzymuje cię w samochodzie i mówi: „o cześć, taktowałem cię z prędkością 67 055 km / h.”To może być prawda, ponieważ ziemia nie jest nieruchoma., Aby okrążać Słońce, musi podróżować z prędkością 67 000 km / h, aby w ciągu jednego roku okrążyć Słońce. Tak, to szybko (w odniesieniu do Słońca).
gdybyś chciał zmierzyć prędkość sondy Parker Solar Probe w odniesieniu do ziemi, miałbyś trudny czas, ponieważ nie miałbyś tylko jednej wartości. Gdy sonda porusza się bliżej Słońca, sonda i ziemia mogą poruszać się w różnych kierunkach. Więc nawet jeśli prędkość w stosunku do słońca może pozostać stała, jego prędkość w stosunku do ziemi zmieni się, ponieważ Ziemia obraca się w swojej orbicie wokół Słońca.,
Jeśli naprawdę chcesz zwariować, możesz użyć innej ramki odniesienia—np. centrum galaktyki. Ale nie szalejmy.
w jaki sposób sonda bije własny rekord prędkości?
sonda pójdzie jeszcze szybciej, niż już podróżuje. NASA projektuje nieco szybszą prędkość, gdy zbliża się do Słońca w 2024 roku. Ale dlaczego robi się szybciej, gdy jest bliżej Słońca?
są tu dwa kluczowe pomysły. Pierwsza to siła grawitacji. Jest to atrakcyjna siła między Słońcem a sondą., Wielkość tej siły wzrasta wraz ze zmniejszaniem się odległości między nimi. Nie martw się—nie zauważysz wzrostu siły grawitacji, gdy zbliżysz się do ziemi. Nawet jeśli przesunąłeś pionową odległość 1000 metrów, jest to nieistotne w porównaniu do wielkości Ziemi o promieniu 6,37 miliona metrów.
drugą częścią problemu jest ruch kołowy. Wyobraź sobie sondę kosmiczną poruszającą się po orbicie kołowej (co nie jest prawdą). Aby obiekt poruszał się w okręgu, musi istnieć siła ciągnąca go w kierunku środka okręgu., Wielkość tej siły bocznej jest proporcjonalna do kwadratu prędkości obiektu, ale odwrotnie proporcjonalna do promienia okręgu. Łącząc siłę grawitacji i wymaganą siłę kołową, otrzymuję następujące wyrażenie dla prędkości orbitalnej.
w tym wyrażeniu Ms jest masą słońce i G jest stałą grawitacyjną. Ale głównym punktem jest to, że prędkość wzrasta wraz ze zmniejszaniem się promienia., To tylko fizyka.
zadania domowe
Jeśli chcesz jakieś fajne zadania z fizyki, to mam dla ciebie zadanie. Proszę.
- Oblicz energię kinetyczną sondy Parker Solar Probe przy jej aktualnej prędkości (w odniesieniu do Słońca). Tak, musisz sprawdzić lub oszacować masę sondy.
- Człowiek może produkować 50 Watów tak długo, jak chcesz (może to dwóch ludzi, którzy na zmianę). Jak długo potrwa doprowadzenie sondy do aktualnej prędkości?,
- sonda jest w kosmosie od około 3 miesięcy (powiedzmy 3 miesiące). Załóżmy, że przez cały czas sonda poruszała się ze stałą prędkością (użyj jej aktualnej prędkości). Utwórz wykres prędkości względem czasu mierzonego względem Ziemi. Pamiętaj, że w ciągu 3 miesięcy Ziemia zmienia kierunek.
- ile batoników sonda musiałaby „zjeść”, aby osiągnąć aktualną prędkość. Tak, zakładam, że sonda je. To też może się przydać.,
więcej wspaniałych przewodowych opowieści
- Jeff Bezos chce, żebyśmy wszyscy opuścili ziemię na dobre
- tyle testów genetycznych, tak mało ludzi, aby ci to wyjaśnić
- te magiczne okulary przeciwsłoneczne blokują wszystkie ekrany wokół ciebie
- wszystko co musisz wiedzieć o internetowych teoriach spiskowych
- nasze 25 ulubionych funkcji z ostatnich 25 lat
- szukasz więcej? Zapisz się do naszego codziennego newslettera i nigdy nie przegap naszych najnowszych i najlepszych historii