ความเร็วหลุดพ้น

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
การวิเคราะห์ของไอแซก นิวตัน เกี่ยวกับความเร็วหลุดพ้น กระสุนปืน A และ B จะตกกลับลงสู่พื้นโลก กระสุนปืน C จะเคลื่อนที่ครบรอบเป็นวงโคจรรูปวงกลม, กระสุนปืน D จะเคลื่อนที่เป็นรูปวงรี กระสุนปืน E จะเคลื่อนที่หลุดพ้นออกไปจากโลก

ในวิชาฟิสิกส์ ความเร็วหลุดพ้น คือ อัตราเร็วที่พลังงานจลน์บวกกับพลังงานศักย์โน้มถ่วงของวัตถุแล้วมีค่าเป็นศูนย์ [nb 1] ความเร็วหลุดพ้น คือ ความเร็วที่จะพาวัตถุไปได้ไกลจนพ้นจากอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงของโลกได้พอดี ถ้าต้องการส่งยานอวกาศออกไปให้พ้นจากสนามโน้มถ่วงของโลก ต้องทำให้ยานอวกาศเคลื่อนที่ด้วยความเร็วมากกว่าความเร็วหลุดพ้น ความเร็วหลุดพ้นมีค่าประมาณ 11.2 km/s หรือ 40,320 km/h

สำหรับวัตถุทรงกลมสมมาตร ความเร็วหลุดพ้นที่ระยะทางค่าหนึ่งคำนวณได้จากสูตร [1]

v_e = \sqrt{\frac{2GM}{r}},

เมื่อ G คือ ค่าคงที่โน้มถ่วงสากล (the universal gravitational constant) (G = 6.67×10−11 m3 kg−1 s−2), M คือมวลของดาวเคราะห์, ดวงดาว หรือ วัตถุอื่น ๆ, และ r คือระยะทางจากศูนย์กลางของแรงโน้มถ่วง [nb 2]

ในสมการนี้แรงเสียดทานในชั้นบรรยากาศ (แรงฉุดของอากาศ) จะไม่ถูกนำมาพิจารณา จรวดนั้นจะสามารถเคลื่อนที่ออกมาจากปล่องแห่งแรงโน้มถ่วง (gravity well) ได้อย่างแท้จริงโดยไม่จำเป็นต้องใช้ความเร็วหลุดพ้นเพื่อการทำเช่นนั้น แต่สามารถบรรลุผลอย่างเดียวกันได้ที่ความเร็วใด ๆ กับโหมดที่เหมาะสมของเครื่องยนต์และเชื้อเพลิงที่เพียงพอ ความเร็วหลุดพ้นจะถูกนำไปประยุกต์ใช้กับแนววิถีของกระสุนปืนแต่เพียงเท่านั้น

หมายเหตุ[แก้]

  1. พลังงานศักย์โน้มถ่วงมีค่าเป็นลบเนื่องจากแรงโน้มถ่วงเป็นแรงดึงดูดและมีศักยที่ถูกกำหนดให้มีค่าเป็นศูนย์ที่ระยะอนันต์
  2. ค่า GM เรียกว่า ตัวแปรโน้มถ่วงมาตรฐาน (the standard gravitational parameter), หรือ μ, และมักจะเป็นที่รู้จักอย่างถูกต้องแม่นยำกว่าค่าทั้ง G หรือ M.

อ้างอิง[แก้]

  1. Khatri, Poudel, Gautam, M.K. , P.R. , A.K. (2010). Principles of Physics. Kathmandu: Ayam Publication. pp. 170, 171. ISBN 9789937903844. 

ดูเพิ่ม[แก้]