¿Podemos escapar lentamente de la gravedad de la Tierra?

Question

Tuve una conversación reciente con mi novia, que es un estudiante de posgrado de física. Ella tuvo la amabilidad de escucharme a despotricar acerca de una idea sobre la velocidad de escape. Por desgracia, todavía estoy pensando en esta pregunta, pero no quiero molestarla con eso.

Mi pensamiento es que no debemos realmente se necesita para llegar a 11 km/seg a abandonar la gravedad terrestre. En lugar de esto, podemos simplemente aplicar la fuerza suficiente para superar la gravedad de la tierra, sin llegar a esa velocidad? Cómo podríamos hacer esto no es una parte de mi pregunta.

Altitud Orbital es $99$ km. Viajar $60$ mph recta debe de llegar en $1.65$ horas, concedido usted tiene suficiente fuerza para empujar. Sé que algunos de los más simples matemáticas como $F=ma$, pero eso no me ayudó a entender.

Busqué algunos artículos sobre el espacio de los ascensores, y no podía encontrar mi respuesta.

Entonces pensé en un regular ascensor y el hecho de que tiene suficiente fuerza para mover fuera de la tierra con éxito. Incluso si el ascensor se mueve en $1$ nanómetro/seg, es alejarse de la Tierra, superando el minuto fuerza de la gravedad a esa altura.

Si te lo perdiste, mi pregunta fue: podemos simplemente aplicar la fuerza suficiente para superar la gravedad de la Tierra, sin llegar a esa velocidad?

Editar: En otro ejemplo, digamos que podría conducir un coche de aquí a la órbita terrestre baja. Mientras hemos tenido suficiente par, debemos ser capaces de vencer la gravedad, igual que una camioneta tirando un montón de madera. Es eso correcto?

Answer 1

La velocidad de Escape es la velocidad a la que debe estar un objeto en movimiento para escapar de otro objeto de la gravedad sin necesidad de ningún adicional de la fuerza/aceleración. Los ejemplos que hemos propuesto son perfectamente válidas formas de los objetos para escapar de la gravedad de la tierra sin llegar a alcanzar la velocidad de escape pero solo funciona debido a algún tipo de fuerza es continuamente empujando o tirando del objeto siempre hacia arriba. Así que, en resumen, sí, si hemos tenido suficiente de par, y un motor que tenían suficiente combustible para que se ejecute el tiempo suficiente para llegar a la altitud deseada, entonces la velocidad de escape nunca será alcanzado.

Yo creo que lo que usted está tratando de conseguir en concreto es si un objeto que se mueve a velocidad constante podría escapar a la gravedad terrestre. La respuesta es sí, siempre y cuando usted tenía una fuerza para contrarrestar la gravedad y permitir que el objeto de continuar moviéndose hacia arriba.

Answer 2

Has perdido un poco apreciada punto acerca de las velocidades orbitales.

Un satélite tiene que viajar alrededor de la Tierra lo suficientemente rápido como para evitar que se caiga hacia atrás. La velocidad depende de la altitud. Si tomamos un satélite GPS como un ejemplo, la altitud es de unos 20.000 km de la tierra y la velocidad orbital es de unos 14.000 km/hora. Pero suponiendo que se inicia desde el ecuador de su velocidad debido a la rotación de la Tierra es de 1700 km/h. Así que su cohete necesita para acelerar el satélite por una sombra más de 12.000 km/hora.

Si usted está tratando de escapar de la Tierra, entonces sí, usted puede hacerlo tan lentamente como usted desea, porque usted sólo tiene que hacer una cantidad de trabajo igual a la potencial gravitatoria en la superficie y usted puede hacer esto tan lentamente como desee. Sin embargo, si estás tratando de entrar en órbita no es bastante apenas para ascender (lentamente) a la altitud orbital. Usted también debe aumentar su velocidad orbital suficiente para permanecer en órbita.

Answer 3

Sí podemos, y de hecho esto es exactamente lo que hacen los cohetes. Construyen velocidad y altitud lentamente, llevándolos a la órbita o más allá sin llegar necesariamente a la velocidad de escape superficial de 11km / s.

La tecnología necesaria para hacer esto es mucho más fácil de lo que sería necesario para hacer un salto repentino para escapar de la velocidad y luego de la costa. (La resistencia del aire vuelve a ser mucho más difícil.)

Answer 4

Tienes razón en su hipótesis de que es posible, de lo contrario, ¿cómo podemos subir escaleras?

La costumbre de la figura dada por la velocidad de escape sólo se refiere a intensidad del campo gravitatorio en la media de la superficie de la distancia desde el centro de la masa del planeta - en el ecuador - y deja de lado por completo la fricción atmosférica, y no tiene práctica teniendo en nuestras vidas cotidianas. Se toma en cuenta con respecto a Misiles Intercontinentales, pero pueden viajar bastante en la delgada atmósfera donde parabólicos e hiperbólicos cálculos basados en la velocidad de escape es más relevante. Tengo una sensación de 1950,1960 y 70 programas de TELEVISIÓN tiene mucho que responder con respecto a las ideas falsas de esta, y también respecto de la curiosidad del público sobre estas cuestiones.

Yo puede ser censurado por decir esto, pero tal vez es posible construir una escalera al cielo. (Órbita geoestacionaria), Pero recuerde tomar su propia atmosférica sobre.

Answer 5

No hay ninguna velocidad mínima necesaria para superar la gravedad. Todo lo que usted necesita es una fuente de apoyo para oponerse a la fuerza de gravedad de la carga/vehículo espacial.

Pero tenga en cuenta que:

Si se va a elevar un objeto hacia arriba desde la superficie de la Tierra, digamos, 60 millas por hora, y seguía moviéndose lejos de la Tierra, hasta que llegado a un punto donde el tirón de la gravedad de la Tierra llegó a ser insignificante, y permitió que su objeto de llegar a descansar en ese punto, usted podría encontrar: el trabajo que usted pone en el levantamiento de ese objeto esencialmente igual a la energía cinética que tendría el objeto si se viaja a la Tierra de la velocidad de escape. El hecho de que el objeto nunca alcanzado mejoras significativas en la velocidad no disminuye la cantidad de trabajo que se tiene que hacer para levantar a una altura determinada. Usted podría acelerar ese mismo objeto a la Tierra la velocidad de escape mientras se está en (o muy cerca) de la superficie de la Tierra y (ignorando la resistencia del aire y los efectos de otros objetos) que va a ascender, que reduce gradualmente la velocidad debido a la gravedad de la Tierra, hasta que llegue a una parada en un punto donde la gravedad de la Tierra ya no le afectan.

También:

Si usted puede levantar una carga hacia arriba desde la superficie de la Tierra en el espacio, entonces, ¿qué? La única manera de evitar que se caiga para volver a colocarlo en una órbita, lo que significa que la aceleración a algunos significativo de la velocidad. Y si es una órbita baja, va a ser una fracción significativa de la Tierra la velocidad de escape de todos modos.

La razón de cohetes espaciales ir rápido es en parte para alcanzar una velocidad orbital y en parte a la eficiencia. Con nada mucho empuje "contra" en el aire o en el espacio, sólo se puede obtener de empuje de motor de empuje, que consume propulsor todo el tiempo que está en funcionamiento. El más fuerza que empuja a la (mayor velocidad de expulsión), la manera más eficiente puede hacer el trabajo en el vehículo. Si tu cohete sólo produce tanto empuje como su vehículo pesa, se quema el combustible y no llegar a ninguna parte. Si tu cohete produce dos veces como mucho empuje como su vehículo pesa la mitad que el empuje de los saldos de la gravedad y la otra mitad se acelera en 1G. Si tu cohete produce 3 veces como mucho empuje como su vehículo pesa, sólo 1/3 de su empuje de los saldos de la gravedad y los otros 2/3 acelera en 2G.