ชีวิตของชื่อที่ยอดเยี่ยม สารานุกรมโรงเรียน

ความเร็วหลุดพ้นขั้นแรกคือความเร็วต่ำสุดที่วัตถุเคลื่อนที่ในแนวนอนเหนือพื้นผิวของดาวเคราะห์ซึ่งจะไม่ตกลงไป แต่จะเคลื่อนที่ในวงโคจรเป็นวงกลม

ลองพิจารณาการเคลื่อนที่ของวัตถุในกรอบอ้างอิงที่ไม่เฉื่อยซึ่งสัมพันธ์กับโลก

ในกรณีนี้ วัตถุในวงโคจรจะอยู่นิ่ง เนื่องจากแรงสองแรงจะกระทำต่อวัตถุนั้น ได้แก่ แรงเหวี่ยงและแรงโน้มถ่วง

โดยที่ m คือมวลของวัตถุ M คือมวลของดาวเคราะห์ G คือค่าคงตัวแรงโน้มถ่วง (6.67259 10 −11 m? kg −1 s −2)

ความเร็วหลุดพ้นอันแรก R คือรัศมีของดาวเคราะห์ แทนค่าตัวเลข (สำหรับ Earth 7.9 km/s

ความเร็วหลุดพ้นแรกสามารถกำหนดได้ด้วยความเร่งของแรงโน้มถ่วง - เนื่องจาก g = GM/R? ดังนั้น

ความเร็วจักรวาลที่สองคือความเร็วต่ำสุดที่ต้องให้กับวัตถุที่มีมวลน้อยมากเมื่อเทียบกับมวล เทห์ฟากฟ้าเพื่อเอาชนะแรงโน้มถ่วงของเทห์ฟากฟ้านี้และปล่อยให้วงโคจรเป็นวงกลมล้อมรอบ

มาเขียนกฎการอนุรักษ์พลังงานกันดีกว่า

โดยทางด้านซ้ายคือพลังงานจลน์และพลังงานศักย์บนพื้นผิวโลก โดยที่ m คือมวลของตัวทดสอบ M คือมวลของดาวเคราะห์ R คือรัศมีของดาวเคราะห์ G คือค่าคงที่แรงโน้มถ่วง v 2 คือความเร็วหลุดพ้นอันดับสอง

มีความสัมพันธ์ง่ายๆ ระหว่างความเร็วจักรวาลที่หนึ่งและที่สอง:

กำลังสองของความเร็วหลบหนีเท่ากับสองเท่าของศักยภาพของนิวตันที่จุดที่กำหนด:

คุณยังสามารถค้นหาข้อมูลที่คุณสนใจได้ในเครื่องมือค้นหาทางวิทยาศาสตร์ Otvety.Online ใช้แบบฟอร์มการค้นหา:

เพิ่มเติมในหัวข้อ 15 ที่มาของสูตรสำหรับความเร็วจักรวาลที่ 1 และ 2:

1. การกระจายความเร็วของแมกซ์เวลล์ ความเร็วราก-ค่าเฉลี่ย-กำลังสองที่เป็นไปได้มากที่สุดของโมเลกุล
2. 14. ที่มาของกฎข้อที่สามของเคปเลอร์สำหรับการเคลื่อนที่เป็นวงกลม
3. 1. อัตราการกำจัด ค่าคงที่อัตราการกำจัด หมดเวลาครึ่งตกรอบ
4. 7.7. สูตรเรย์ลี่-ยีนส์ สมมติฐานของพลังค์ สูตรของพลังค์
5. 13. ภูมิศาสตร์อวกาศและการบิน คุณสมบัติของเสียงในสภาพแวดล้อมทางน้ำ ระบบวิชันซิสเต็มในระยะใกล้
6. 18. ด้านจริยธรรมของวัฒนธรรมการพูด มารยาทในการพูดและวัฒนธรรมการสื่อสาร สูตรมารยาทในการพูด สูตรมารยาทในการรู้จัก การแนะนำ การทักทายและการอำลา “คุณ” และ “คุณ” เป็นรูปแบบหนึ่งของการพูดในมารยาทการพูดภาษารัสเซีย ลักษณะมารยาทในการพูดประจำชาติ

เราชาวโลกคุ้นเคยกับการยืนหยัดบนพื้นไม่บินหนีไปไหนและถ้าเราโยนวัตถุบางอย่างขึ้นไปในอากาศมันจะตกลงสู่ผิวน้ำอย่างแน่นอน ทั้งหมดนี้ต้องโทษสนามโน้มถ่วงที่สร้างขึ้นโดยดาวเคราะห์ของเรา ซึ่งโค้งงอกาลอวกาศและบังคับให้แอปเปิ้ลโยนไปด้านข้าง เช่น ให้บินไปตามวิถีโคจรโค้งและตัดกับโลก

วัตถุใดๆ ก็ตามที่สร้างสนามโน้มถ่วงรอบๆ ตัวมันเอง และสำหรับโลกซึ่งมีมวลมหาศาล สนามนี้ก็ค่อนข้างแข็งแกร่ง นั่นคือเหตุผลว่าทำไมจึงมีการสร้างจรวดอวกาศหลายขั้นที่ทรงพลังซึ่งสามารถเร่งความเร็วได้ ยานอวกาศสู่ความเร็วสูงที่จำเป็นต่อการเอาชนะแรงโน้มถ่วงของโลก ความหมายของความเร็วเหล่านี้คือสิ่งที่เรียกว่าความเร็วจักรวาลที่หนึ่งและที่สอง

แนวคิดของความเร็วจักรวาลแรกนั้นง่ายมาก - นี่คือความเร็วที่ต้องให้กับวัตถุทางกายภาพเพื่อที่เมื่อเคลื่อนที่ขนานกับวัตถุของจักรวาลมันไม่สามารถตกลงมาได้ แต่ในขณะเดียวกันก็ยังคงอยู่ในวงโคจรคงที่

สูตรการหาความเร็วหนีแรกนั้นไม่ซับซ้อน: ที่ไหนวี ช ม– มวลของวัตถุร– รัศมีของวัตถุ

ลองแทนที่ค่าที่จำเป็นลงในสูตร (G - ค่าคงที่แรงโน้มถ่วงจะเท่ากับ 6.67 เสมอมวลของโลกคือ 5.97·10 24 กก. และรัศมีของมันคือ 6371 กม.) และค้นหาความเร็วหลุดแรกของเรา ดาวเคราะห์.

เป็นผลให้เราได้ความเร็ว 7.9 กม./วินาที แต่ทำไมยานอวกาศถึงไม่ตกลงสู่พื้นโลกหรือบินไปนอกอวกาศเมื่อเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่านี้? มันจะไม่บินไปในอวกาศเนื่องจากความเร็วนี้ยังต่ำเกินไปที่จะเอาชนะสนามโน้มถ่วง แต่มันจะตกลงสู่พื้นโลก แต่เนื่องจากความเร็วสูงเท่านั้นจึงจะ "หลีกเลี่ยง" การชนกับโลกได้เสมอในขณะเดียวกันก็ "ตก" ต่อไปในวงโคจรเป็นวงกลมที่เกิดจากความโค้งของอวกาศ

สิ่งนี้น่าสนใจ: สถานีอวกาศนานาชาติทำงานบนหลักการเดียวกัน นักบินอวกาศบนนั้นใช้เวลาทั้งหมดในการตกอย่างต่อเนื่องและไม่หยุดหย่อน ซึ่งไม่ได้จบลงอย่างน่าเศร้าเนื่องจากความเร็วสูงของสถานีเอง ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมสถานีจึง "พลาด" โลกอย่างต่อเนื่อง ค่าความเร็วจะคำนวณจาก

แต่จะเป็นอย่างไรถ้าเราต้องการให้ยานอวกาศออกจากขอบเขตของโลกของเราและไม่ต้องพึ่งพาสนามโน้มถ่วงของมันล่ะ เร่งความเร็วให้เป็นความเร็วจักรวาลที่สอง! ดังนั้น ความเร็วหลบหนีที่สองคือความเร็วขั้นต่ำที่ต้องให้กับวัตถุทางกายภาพเพื่อที่จะเอาชนะแรงดึงดูดแรงโน้มถ่วงของเทห์ฟากฟ้าและออกจากวงโคจรปิดของมัน

ค่าของความเร็วจักรวาลที่สองนั้นขึ้นอยู่กับมวลและรัศมีของเทห์ฟากฟ้าด้วย ดังนั้นมันจะแตกต่างกันไปในแต่ละวัตถุ ตัวอย่างเช่น ในการเอาชนะแรงดึงดูดของโลก ยานอวกาศจะต้องมีความเร็วขั้นต่ำ 11.2 กม./วินาที ดาวพฤหัสบดี - 61 กม./วินาที ดวงอาทิตย์ - 617.7 กม./วินาที

ความเร็วหลบหนี (V2) สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้:

ที่ไหน วี– ความเร็วหลุดพ้นครั้งแรกช– ค่าคงที่แรงโน้มถ่วงม– มวลของวัตถุร– รัศมีของวัตถุ

แต่ถ้าทราบความเร็วหนีแรกของวัตถุที่กำลังศึกษา (V1) งานก็จะง่ายขึ้นมาก และความเร็วหนีที่สอง (V2) จะถูกพบอย่างรวดเร็วโดยใช้สูตร:

สิ่งนี้น่าสนใจ: สูตรหลุมดำจักรวาลที่สอง เพิ่มเติม299,792 กม./คนั่นคือมากกว่าความเร็วแสง นั่นคือเหตุผลว่าทำไมไม่มีสิ่งใดแม้แต่แสงก็สามารถหลบหนีเกินขอบเขตของมันได้

นอกเหนือจากความเร็วการ์ตูนตัวแรกและตัวที่สองแล้ว ยังมีความเร็วตัวที่สามและสี่ซึ่งจะต้องบรรลุเพื่อที่จะไปเกินขอบเขตของระบบสุริยะและกาแล็กซีของเราตามลำดับ

ภาพประกอบ: bigstockphoto | 3Dประติมากร

หากคุณพบข้อผิดพลาด โปรดเน้นข้อความและคลิก Ctrl+ป้อน.

ของโลกของเรา วัตถุจะเคลื่อนที่ไม่สม่ำเสมอและมีความเร่งไม่สม่ำเสมอ สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการเร่งความเร็วและความเร็วในกรณีนี้จะไม่เป็นไปตามเงื่อนไขด้วยความเร็ว/ความเร่งคงที่ในทิศทางและขนาด เวกเตอร์ทั้งสองนี้ (ความเร็วและความเร่ง) จะเปลี่ยนทิศทางอย่างต่อเนื่องขณะเคลื่อนที่ไปตามวงโคจร ดังนั้นการเคลื่อนที่ดังกล่าวบางครั้งจึงเรียกว่าการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ในวงโคจรเป็นวงกลม

ความเร็วจักรวาลประการแรกคือความเร็วที่ต้องให้กับวัตถุเพื่อที่จะทำให้มันอยู่ในวงโคจรเป็นวงกลม ในขณะเดียวกันก็จะกลายเป็นคล้ายกัน กล่าวอีกนัยหนึ่ง ความเร็วจักรวาลแรกคือความเร็วที่วัตถุเคลื่อนที่เหนือพื้นผิวโลกจะไม่ตกลงไป แต่จะเคลื่อนที่ต่อไปในวงโคจร

เพื่อความสะดวกในการคำนวณ เราสามารถพิจารณาการเคลื่อนไหวนี้ว่าเกิดขึ้นในกรอบอ้างอิงที่ไม่เฉื่อย จากนั้นร่างกายในวงโคจรก็ถือว่าอยู่นิ่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงสองอันจะกระทำกับมัน ดังนั้นค่าแรกจะคำนวณโดยคำนึงถึงความเท่าเทียมกันของแรงทั้งสองนี้

คำนวณตามสูตรเฉพาะซึ่งคำนึงถึงมวลของดาวเคราะห์ มวลของร่างกาย และค่าคงที่ความโน้มถ่วง การทดแทน ค่านิยมที่ทราบในสูตรหนึ่ง พวกเขาจะได้: ความเร็วจักรวาลแรกคือ 7.9 กิโลเมตรต่อวินาที

นอกจากความเร็วจักรวาลอันแรกแล้ว ยังมีความเร็วที่สองและสามด้วย ความเร็วจักรวาลแต่ละอย่างคำนวณโดยใช้สูตรเฉพาะ และตีความทางกายภาพว่าเป็นความเร็วที่วัตถุใดๆ ที่ปล่อยออกมาจากพื้นผิวโลกกลายเป็นดาวเทียมเทียม (ซึ่งจะเกิดขึ้นเมื่อถึงความเร็วจักรวาลแรก) หรือออกจากแรงโน้มถ่วงของโลก สนาม (สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อมันไปถึงความเร็วจักรวาลที่สอง) หรือจะออกจากระบบสุริยะเพื่อเอาชนะแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ (สิ่งนี้เกิดขึ้นที่ความเร็วจักรวาลที่สาม)

ด้วยความเร็ว 11.18 กิโลเมตรต่อวินาที (ความเร็วจักรวาลที่สอง) มันสามารถบินไปยังดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ: ดาวศุกร์, ดาวอังคาร, ดาวพุธ, ดาวเสาร์, ดาวพฤหัสบดี, ดาวเนปจูน, ดาวยูเรนัส แต่เพื่อให้บรรลุเป้าหมายใดๆ ก็ตาม จะต้องคำนึงถึงการเคลื่อนไหวของพวกเขาด้วย

ก่อนหน้านี้ นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์มีความสม่ำเสมอและเกิดขึ้นเป็นวงกลม และมีเพียง I. Kepler เท่านั้นที่สร้างรูปร่างที่แท้จริงของวงโคจรและรูปแบบตามความเร็วการเคลื่อนที่ของเทห์ฟากฟ้าเปลี่ยนไปเมื่อพวกมันหมุนรอบดวงอาทิตย์

แนวคิดเรื่องความเร็วจักรวาล (ที่หนึ่ง สอง หรือสาม) ใช้ในการคำนวณการเคลื่อนที่ของวัตถุเทียมในดาวเคราะห์ดวงใดก็ตาม ดาวเทียมธรรมชาติเช่นเดียวกับดวงอาทิตย์ วิธีนี้ทำให้คุณสามารถกำหนดความเร็วหลุดพ้นได้ เช่น ดวงจันทร์ ดาวศุกร์ ดาวพุธ และเทห์ฟากฟ้าอื่นๆ ความเร็วเหล่านี้จะต้องคำนวณโดยใช้สูตรที่คำนึงถึงมวลของเทห์ฟากฟ้าซึ่งจะต้องเอาชนะแรงโน้มถ่วง

จักรวาลที่สามสามารถกำหนดได้ตามเงื่อนไขที่ว่ายานอวกาศต้องมีวิถีการเคลื่อนที่พาราโบลาสัมพันธ์กับดวงอาทิตย์ ในการทำเช่นนี้ในระหว่างการเปิดตัวที่พื้นผิวโลกและที่ระดับความสูงประมาณสองร้อยกิโลเมตรความเร็วของมันควรจะอยู่ที่ประมาณ 16.6 กิโลเมตรต่อวินาที

ดังนั้นจึงสามารถคำนวณความเร็วจักรวาลสำหรับพื้นผิวของดาวเคราะห์ดวงอื่นและดาวเทียมของพวกมันได้ ตัวอย่างเช่นสำหรับดวงจันทร์ จักรวาลดวงแรกจะอยู่ที่ 1.68 กิโลเมตรต่อวินาที ดวงที่สอง - 2.38 กิโลเมตรต่อวินาที ความเร็วหลบหนีที่สองของดาวอังคารและดาวศุกร์ตามลำดับคือ 5.0 กิโลเมตรต่อวินาทีและ 10.4 กิโลเมตรต่อวินาที

มนุษยชาติได้ต่อสู้ดิ้นรนเพื่ออวกาศมานานแล้ว แต่จะแยกตัวออกจากโลกได้อย่างไร? อะไรขัดขวางไม่ให้มนุษย์บินไปดวงดาว?

ดังที่เราทราบกันดีอยู่แล้วว่าแรงโน้มถ่วงหรือแรงโน้มถ่วงของโลกขัดขวางสิ่งนี้ซึ่งเป็นอุปสรรคสำคัญในการบินอวกาศ

แรงโน้มถ่วงของโลก

ร่างกายทั้งหมดที่อยู่บนโลกอยู่ภายใต้การกระทำ กฎแรงโน้มถ่วงสากล . ตามกฎหมายนี้พวกเขาทั้งหมดดึงดูดกันนั่นคือพวกเขากระทำต่อกันด้วยพลังที่เรียกว่า แรงโน้มถ่วง, หรือ แรงโน้มถ่วง .

ขนาดของแรงนี้เป็นสัดส่วนโดยตรงกับผลคูณของมวลของวัตถุและเป็นสัดส่วนผกผันกับกำลังสองของระยะห่างระหว่างวัตถุทั้งสอง

เนื่องจากมวลของโลกมีขนาดใหญ่มากและเกินกว่ามวลของวัตถุใดๆ ก็ตามที่อยู่บนพื้นผิวของมันอย่างมาก แรงโน้มถ่วงของโลกจึงมีมากกว่าแรงโน้มถ่วงของวัตถุอื่นๆ ทั้งหมดอย่างมีนัยสำคัญ เราสามารถพูดได้ว่าเมื่อเทียบกับแรงโน้มถ่วงของโลก โดยทั่วไปแล้วพวกมันจะมองไม่เห็น

โลกดึงดูดทุกสิ่งมาสู่ตัวมันเองอย่างแน่นอน ไม่ว่าวัตถุใดก็ตามที่เราขว้างขึ้นไปภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงวัตถุนั้นก็จะกลับสู่โลกอย่างแน่นอน ฝนตกลงมา น้ำไหลมาจากภูเขา ใบไม้ร่วงหล่นจากต้นไม้ สิ่งของใด ๆ ที่เราทิ้งก็จะตกลงไปที่พื้น ไม่ใช่เพดาน

อุปสรรคสำคัญในการบินอวกาศ

แรงโน้มถ่วงของโลกทำให้มันเป็นไปไม่ได้ อากาศยานออกจากโลก และไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะเอาชนะมัน แต่มนุษย์เรียนรู้ที่จะทำมัน

มาดูลูกบอลที่วางอยู่บนโต๊ะกัน ถ้าเขากลิ้งออกจากโต๊ะ แรงโน้มถ่วงของโลกจะทำให้เขาล้มลงกับพื้น แต่ถ้าเราหยิบลูกบอลแล้วโยนออกไปไกล ๆ อย่างแรง มันจะไม่ตกทันทีแต่หลังจากผ่านไประยะหนึ่งเป็นการอธิบายวิถีในอากาศ เหตุใดเขาจึงสามารถเอาชนะแรงโน้มถ่วงได้อย่างน้อยก็ในช่วงเวลาสั้นๆ?

และนี่คือสิ่งที่เกิดขึ้น เราใช้แรงกับมัน ทำให้เกิดการเร่งความเร็ว และลูกบอลก็เริ่มเคลื่อนที่ และยิ่งลูกบอลได้รับความเร่งมากเท่าไร ความเร็วก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น และยิ่งสามารถบินได้ไกลขึ้นเรื่อยๆ

ลองจินตนาการถึงปืนใหญ่ที่ติดตั้งอยู่บนยอดเขา ซึ่งมีการยิงกระสุนปืน A ด้วยความเร็วสูง กระสุนปืนดังกล่าวสามารถบินได้หลายกิโลเมตร แต่สุดท้ายกระสุนปืนก็ยังคงตกลงสู่พื้น วิถีของมันภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงมีลักษณะโค้ง Projectile B ออกจากปืนใหญ่ด้วยความเร็วสูงกว่า เส้นทางบินของมันยาวขึ้น และมันจะลงจอดไกลขึ้นมาก ยิ่งกระสุนได้รับความเร็วมากเท่าไร วิถีก็จะยิ่งตรงขึ้นและระยะทางที่มันเคลื่อนที่ก็จะมากขึ้นเท่านั้น และในที่สุด ด้วยความเร็วระดับหนึ่ง วิถีของโพรเจกไทล์ C จะกลายเป็นวงกลมปิด กระสุนปืนทำให้เกิดวงกลมหนึ่งรอบโลก และอีกวงหนึ่งในสาม และไม่ตกลงบนโลกอีกต่อไป มันจะกลายเป็นดาวเทียมเทียมของโลก

แน่นอนว่าไม่มีใครส่งกระสุนปืนใหญ่ขึ้นสู่อวกาศ แต่ยานอวกาศที่มีความเร็วถึงระดับหนึ่งจะกลายเป็นดาวเทียมโลก

ความเร็วหลบหนีครั้งแรก

ยานอวกาศต้องมีความเร็วเท่าใดจึงจะเอาชนะแรงโน้มถ่วงได้

ความเร็วต่ำสุดที่ต้องส่งให้กับวัตถุเพื่อที่จะทำให้มันอยู่ในวงโคจรวงกลมใกล้โลก (ศูนย์กลางทางภูมิศาสตร์) เรียกว่า ความเร็วหลบหนีครั้งแรก .

ลองคำนวณค่าของความเร็วนี้สัมพันธ์กับโลกกัน

วัตถุที่อยู่ในวงโคจรถูกกระทำโดยแรงโน้มถ่วงที่พุ่งเข้าหาศูนย์กลางโลก นอกจากนี้ยังเป็นแรงสู่ศูนย์กลางที่พยายามดึงดูดวัตถุนี้มายังโลก แต่ร่างกายไม่ได้ตกลงสู่พื้นโลกเนื่องจากการกระทำของแรงนี้มีความสมดุลด้วยแรงอื่น - แรงเหวี่ยงซึ่งพยายามผลักมันออกไป เมื่อคำนวณสูตรของแรงเหล่านี้ให้เท่ากัน เราจะคำนวณความเร็วหลุดพ้นแรก

ที่ไหน ม – มวลของวัตถุในวงโคจร

ม – มวลของโลก

ข้อ 1 – ความเร็วหลุดพ้นครั้งแรก

ร – รัศมีของโลก

ช – ค่าคงที่แรงโน้มถ่วง

ม = 5.97 10 24 กก. ร = 6,371 กม. เพราะฉะนั้น, ข้อ 1 อยู่ที่ 7.9 กม./วินาที

ค่าของความเร็วจักรวาลของโลกดวงที่ 1 ขึ้นอยู่กับรัศมีและมวลของโลก และไม่ขึ้นอยู่กับมวลของร่างกายที่ถูกส่งขึ้นสู่วงโคจร

เมื่อใช้สูตรนี้ คุณจะคำนวณความเร็วจักรวาลแรกของดาวเคราะห์ดวงอื่นได้ แน่นอนว่ามันแตกต่างจากความเร็วหลุดพ้นครั้งแรกของโลก เนื่องจากเทห์ฟากฟ้ามีรัศมีและมวลต่างกัน ตัวอย่างเช่น ความเร็วหลุดพ้นแรกของดวงจันทร์คือ 1,680 กม./วินาที

ดาวเทียมโลกเทียมถูกปล่อยขึ้นสู่วงโคจรด้วยจรวดอวกาศที่เร่งความเร็วสู่ความเร็วจักรวาลแรกและสูงกว่านั้น และเอาชนะแรงโน้มถ่วงได้

จุดเริ่มต้นของยุคอวกาศ

ความเร็วจักรวาลครั้งแรกเกิดขึ้นได้ในสหภาพโซเวียตเมื่อวันที่ 4 ตุลาคม พ.ศ. 2500 ในวันนี้ มนุษย์โลกได้ยินสัญญาณเรียกของดาวเทียมโลกเทียมดวงแรก มันถูกปล่อยขึ้นสู่วงโคจรโดยใช้จรวดอวกาศที่สร้างขึ้นในสหภาพโซเวียต เป็นลูกบอลโลหะมีหนวด หนักเพียง 83.6 กก. และจรวดเองก็มีพลังมหาศาลในขณะนั้น ท้ายที่สุดแล้ว เพื่อที่จะปล่อยน้ำหนักเพิ่มเติมเพียง 1 กิโลกรัมขึ้นสู่วงโคจร น้ำหนักของจรวดจึงต้องเพิ่มขึ้น 250-300 กิโลกรัม แต่การปรับปรุงการออกแบบจรวด เครื่องยนต์ และระบบควบคุมทำให้สามารถส่งยานอวกาศที่หนักกว่ามากขึ้นสู่วงโคจรโลกได้ในไม่ช้า

ดาวเทียมอวกาศดวงที่สองซึ่งเปิดตัวในสหภาพโซเวียตเมื่อวันที่ 3 พฤศจิกายน พ.ศ. 2500 มีน้ำหนักแล้ว 500 กิโลกรัม บนเรือมีอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ที่ซับซ้อนและสิ่งมีชีวิตตัวแรกคือสุนัขไลก้า

ยุคอวกาศเริ่มต้นขึ้นในประวัติศาสตร์ของมนุษย์

ความเร็วหลบหนีที่สอง

ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง ดาวเทียมจะเคลื่อนที่ในแนวนอนเหนือดาวเคราะห์ในวงโคจรเป็นวงกลม มันจะไม่ตกลงสู่พื้นผิวโลก แต่จะไม่เคลื่อนไปยังวงโคจรอื่นที่สูงกว่า และเพื่อให้เขาทำสิ่งนี้ได้ เขาจะต้องได้รับความเร็วที่แตกต่างออกไป ซึ่งเรียกว่า ความเร็วหลบหนีที่สอง . ความเร็วนี้เรียกว่า พาราโบลา, ความเร็วหลบหนี , ปล่อยความเร็ว . เมื่อได้รับความเร็วดังกล่าว ร่างกายก็จะเลิกเป็นดาวเทียมของโลก และจะออกจากสภาพแวดล้อมรอบตัว และกลายเป็นดาวเทียมของดวงอาทิตย์

ถ้าความเร็วของวัตถุเมื่อเริ่มต้นจากพื้นผิวโลกสูงกว่าความเร็วหลุดแรก แต่ต่ำกว่าความเร็ววินาที วงโคจรใกล้โลกจะมีรูปร่างเป็นวงรี และร่างกายก็จะยังคงอยู่ในวงโคจรโลกต่ำ

วัตถุที่ได้รับความเร็วเท่ากับความเร็วหลบหนีที่สองเมื่อเริ่มต้นจากโลกจะเคลื่อนที่ไปตามวิถีโคจรที่มีรูปร่างคล้ายพาราโบลา แต่ถ้าความเร็วนี้เกินค่าของความเร็วหลบหนีที่สองเล็กน้อย วิถีของมันจะกลายเป็นไฮเปอร์โบลา

ความเร็วหลุดพ้นที่สอง เช่นเดียวกับความเร็วแรก สำหรับเทห์ฟากฟ้าต่างๆ มี ความหมายที่แตกต่างกันเนื่องจากขึ้นอยู่กับมวลและรัศมีของวัตถุนี้

คำนวณโดยสูตร:

ความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วหลุดพ้นที่หนึ่งและที่สองยังคงอยู่

สำหรับโลก ความเร็วหลบหนีที่สองคือ 11.2 กม./วินาที

จรวดลำแรกที่เอาชนะแรงโน้มถ่วงเปิดตัวเมื่อวันที่ 2 มกราคม พ.ศ. 2502 ในสหภาพโซเวียต หลังจากบินได้ 34 ชั่วโมง เธอก็ข้ามวงโคจรของดวงจันทร์และเข้าสู่อวกาศระหว่างดาวเคราะห์

จรวดอวกาศลำที่สองมุ่งหน้าสู่ดวงจันทร์เปิดตัวเมื่อวันที่ 12 กันยายน พ.ศ. 2502 จากนั้นก็มีจรวดพุ่งถึงพื้นผิวดวงจันทร์และยังทำการลงจอดอย่างนุ่มนวลอีกด้วย

ต่อมายานอวกาศได้เดินทางไปยังดาวเคราะห์ดวงอื่น

วัตถุใดๆ ก็ตามที่ถูกโยนทิ้ง ไม่ช้าก็เร็วก็จบลงบนพื้นผิวโลก ไม่ว่าจะเป็นก้อนหิน แผ่นกระดาษ หรือขนนกธรรมดาๆ ในเวลาเดียวกัน ดาวเทียมที่ถูกส่งขึ้นสู่อวกาศเมื่อครึ่งศตวรรษก่อน สถานีอวกาศหรือดวงจันทร์ยังคงหมุนรอบตัวเองในวงโคจรของมัน ราวกับว่าพวกมันไม่ได้รับผลกระทบจากโลกของเราเลย ทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น? เหตุใดดวงจันทร์จึงไม่เสี่ยงต่อการตกลงสู่โลก และเหตุใดโลกจึงไม่เคลื่อนเข้าหาดวงอาทิตย์ มันไม่ได้ผลกับพวกเขาเหรอ? แรงโน้มถ่วงสากล?

จาก หลักสูตรของโรงเรียนนักฟิสิกส์รู้ว่าแรงโน้มถ่วงสากลส่งผลต่อวัตถุใดๆ ถ้าอย่างนั้นก็สมเหตุสมผลที่จะสรุปว่ามีแรงบางอย่างที่ทำให้ผลของแรงโน้มถ่วงเป็นกลาง แรงนี้มักเรียกว่าแรงเหวี่ยง สัมผัสได้ถึงเอฟเฟกต์นี้ได้ง่าย ๆ โดยการผูกน้ำหนักเล็กน้อยเข้ากับปลายด้านหนึ่งของด้ายแล้วคลี่ออกเป็นวงกลม ยิ่งไปกว่านั้น ยิ่งความเร็วในการหมุนสูง ความตึงของด้ายก็จะยิ่งมากขึ้น และยิ่งเราหมุนโหลดช้าลงเท่าใด โอกาสที่ด้ายจะร่วงก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

ดังนั้นเราจึงเข้าใกล้แนวคิดเรื่อง "ความเร็วจักรวาล" มาก โดยสรุป สามารถอธิบายได้ว่าเป็นความเร็วที่ทำให้วัตถุใดๆ สามารถเอาชนะแรงโน้มถ่วงของเทห์ฟากฟ้าได้ บทบาทอาจเป็นดาวเคราะห์ หรือระบบอื่นก็ได้ ความเร็วหลบหนีวัตถุทุกชนิดที่เคลื่อนที่ในวงโคจรจะมีวัตถุหนึ่งชิ้น อย่างไรก็ตาม ขนาดและรูปร่างของวงโคจรขึ้นอยู่กับขนาดและทิศทางของความเร็วที่วัตถุที่กำหนดได้รับในขณะที่เครื่องยนต์ดับ และระดับความสูงที่เกิดเหตุการณ์นี้

ความเร็วหลบหนีมีสี่ประเภท ที่เล็กที่สุดคืออันแรก นี่คือความเร็วต่ำสุดที่ต้องมีจึงจะเข้าสู่วงโคจรเป็นวงกลมได้ ค่าของมันสามารถกำหนดได้โดยสูตรต่อไปนี้:

V1=√µ/r โดยที่

µ - ค่าคงที่แรงโน้มถ่วงศูนย์กลางโลก (µ = 398603 * 10(9) m3/s2);

r คือระยะทางจากจุดเริ่มต้นถึงจุดศูนย์กลางของโลก

เนื่องจากรูปร่างของดาวเคราะห์ของเราไม่ใช่ทรงกลมที่สมบูรณ์แบบ (ที่ขั้วดูเหมือนว่าจะแบนเล็กน้อย) ระยะห่างจากศูนย์กลางถึงพื้นผิวจึงยิ่งใหญ่ที่สุดที่เส้นศูนย์สูตร - 6378.1 10(3) ม. และอย่างน้อยที่เสา - 6356.8 10(3) ม. ถ้าเราหาค่าเฉลี่ย - 6371. 10(3) ม. แล้วเราจะได้ V1 เท่ากับ 7.91 กม./วินาที

ยิ่งความเร็วจักรวาลเกินค่านี้ วงโคจรก็จะยิ่งยาวขึ้น และจะเคลื่อนตัวออกจากโลกไปไกลมากขึ้น เมื่อถึงจุดหนึ่ง วงโคจรนี้จะแตกออกเป็นรูปทรงพาราโบลา และยานอวกาศจะออกเดินทางเพื่อไถพรวนในอวกาศ ในการที่จะออกจากดาวดวงนี้ เรือต้องมีความเร็วหลุดพ้นระดับที่สอง สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร V2=√2µ/r สำหรับโลกของเรา ค่านี้คือ 11.2 กม./วินาที

นักดาราศาสตร์ได้ระบุมานานแล้วว่าความเร็วหลุดพ้นของดาวเคราะห์แต่ละดวงในระบบบ้านของเราทั้งที่หนึ่งและที่สองคืออะไร สามารถคำนวณได้ง่ายๆ โดยใช้สูตรข้างต้น หากคุณแทนที่ค่าคงที่ µ ด้วยผลคูณ fM โดยที่ M คือมวลของเทห์ฟากฟ้าที่สนใจ และ f คือค่าคงที่แรงโน้มถ่วง (f = 6.673 x 10(-11) m3 /(กก. x s2)

ความเร็วจักรวาลที่สามจะช่วยให้ใครก็ตามสามารถเอาชนะแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์และละทิ้งบ้านเกิดของตนได้ ระบบสุริยะ. หากคุณคำนวณโดยสัมพันธ์กับดวงอาทิตย์ คุณจะได้ค่า 42.1 กม./วินาที และเพื่อที่จะเข้าสู่วงโคจรสุริยะจากโลก คุณจะต้องเร่งความเร็วเป็น 16.6 กม./วินาที

และสุดท้าย ความเร็วหลุดพ้นที่สี่ ด้วยความช่วยเหลือนี้ คุณสามารถเอาชนะแรงโน้มถ่วงของกาแล็กซีได้ ขนาดของมันแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับพิกัดของกาแลคซี สำหรับเรา ค่านี้อยู่ที่ประมาณ 550 กม./วินาที (หากคำนวณสัมพันธ์กับดวงอาทิตย์)