Différence entre la vitesse d'évasion et la vitesse orbitale

Vitesse d'évasion vs vitesse orbitale

La vitesse d'échappement et la vitesse orbitale sont deux concepts très importants impliqués en physique. Ces concepts sont très importants dans des domaines tels que les projets de satellites et les sciences de l'atmosphère. La vitesse de sortie est la raison pour laquelle nous avons une atmosphère et que la lune n'en a pas. Il est essentiel de bien comprendre ces concepts pour exceller dans les domaines pertinents. Cet article tentera de comparer la vitesse d’échappement avec la vitesse orbitale, leurs définitions, leurs calculs, leurs similitudes et enfin leurs différences..

Vitesse d'échappement

Comme nous le savons d'après la théorie du champ gravitationnel, un objet ayant une masse attire toujours tout autre objet placé à une distance finie de l'objet. Lorsque la distance augmente, la force entre les deux objets diminue avec l'inverse du carré de la distance. A l'infini, la force entre les deux objets est nulle. Le potentiel d'un point autour d'une masse est défini comme le travail à effectuer pour amener un objet de masse unitaire de l'infini au point donné. Comme il y a toujours une attraction, le travail à faire est négatif; par conséquent, le potentiel en un point est toujours négatif ou nul. L'énergie potentielle est le potentiel multiplié par la masse de l'objet apporté. La vitesse d'échappement est définie comme la vitesse à donner à un objet pour l'envoyer à l'infini sans autre force. En termes d'énergie, l'énergie cinétique due à la vitesse donnée est égale à l'énergie potentielle. Par cette égalité, nous obtenons la vitesse d'échappement en tant que racine carrée de (2GM / r). Où r est la distance radiale au point où le potentiel est mesuré.

Vitesse orbitale

La vitesse orbitale est la vitesse qu'un objet doit maintenir pour se trouver sur une orbite donnée. Pour un objet se déplaçant sur une orbite de rayon r, la vitesse orbitale est donnée par la racine carrée de (F r / m) où F est la force interne nette et m est la masse de l’objet orbitale. La force interne dans un système de masse est GMm / r².  En remplaçant ceci, nous obtenons la vitesse orbitale comme racine carrée de (GM / r). Ceci peut également être prouvé en utilisant la conservation d'énergie mécanique d'un champ conservateur. Il faut noter que la vitesse orbitale change de direction. Il s’agit donc d’une accélération, mais la vitesse ne change pas. De petites pertes d’énergie dans l’espace réduisent cette énergie cinétique, puis l’objet se met sur une orbite inférieure afin de se stabiliser..