Πόση δύναμη χρειάζεται για να μετακινηθεί ένα ουράνιο σώμα;

[Bi2L]

Πόση δύναμη χρειάζεται για να μετακινηθεί ένα ουράνιο σώμα;

 

 

Τον τελευταίο καιρό με απασχολεί λίγο το θέμα, το πώς μπορούμε να μετακινήσουμε ένα ουράνιο σωμα… εντάξει γνωρίζουμε ότι η Nasa ίσως και κάποιοι άλλοι κάνουν σχεδία ώστε στο μέλλον να μπορέσουν να εμβολίσουν/μετακινήσουν κάποιον αστεροειδή που θα έχει κατεύθυνση προς την Γη, ξέρουμε ότι υπάρχουν αρκετοί τρόποι να μετακινήσεις έναν Αστεροειδή όπως π.χ να τον εμβολίσεις με κάποιον πύραυλο, να τον ανατινάξεις, να τον μετακινήσεις λίγο ώστε να βγει εκτός τροχιάς, να τον βγάλεις εκτός τροχιάς χρησιμοποιώντας την μικροβαρύτατα μιας διαστημικής συσκευής κ.α.

Αλλά… τι γίνεται αν το αντικείμενο είναι μεγαλύτερο από έναν «μικρό» αστεροειδή;

Πόση «δύναμη» θα χρειαζόμασταν για να μετακινήσουμε πχ ένα μικρό φεγγάρι π.χ τον Φόβο ή τον Δείμο του Άρη ;

Και πόση «δύναμη» θα θέλαμε να μετακινήσουμε το Φεγγάρι; Ή ακόμα και την ίδια την Γη;

Γνωρίζουμε ότι στο παρελθόν το Φεγγάρι έχει χτυπηθεί από αρκετούς αστεροειδείς (το βλέπουμε και στην επιφάνεια του), αλλά πόσοι από αυτούς τους Αστεροειδείς έχουν καταφέρει να κουνήσουν/μετκίνησουν το Φεγγάρι; Ο μετεωρίτης/αστεροειδής όπου δημιούργησε τον Tyco ή τον Κοπέρνικο δεν θα μπορούσε να είχε βγάλει το Φεγγάρι εκτός τροχιάς; ή ο Αστεροειδής που δημιούργησε την Mare Orientale (αν όντως δημιουργήθηκε από πρόσκρουση) δεν θα μπορούσε να είναι αυτός η αιτία όπου η Σελήνη αποκρίνεται από στα εμάς 2 εκατοστά τον Χρόνο ή ότι η Σελήνη δεν έχει *σταθερή τροχιά γύρω από την Γη.

 

Γενικότερα μπορούμε να υπολογίσουμε πόση δύναμη χρειαζόμαστε ώστε να *μετακινήσουμε ένα ουράνιο σώμα ;;

[st0rmrd]

Μια ιδέα μπορεί να σου δώσει ο τύπος F=ma εφόσον γνωρίζεις την μάζα του σώματος και την επιτάχυνση που θες να του δώσεις, αλλά ως γνωστών η Νευτώνια φυσική δεν κάνει για επιστημονικούς υπολογισμούς τέτοιου μεγέθους.

 

Sorry άμα τα υπεραπλουστεύω

[kkokkolis]

Μπορούμε νομίζω (όχι εγώ φυσικά, 25 χρόνια μακράν της φυσικής είναι πολλά). Αυτό που ρωτάς διαφοροποιείται για σώματα στα οποία δεν ασκείται δύναμη και για σώματα σε τροχιά όπως η σελήνη. Κάθε πρόσκρουση μετακινεί ένα σώμα σε βαθμό αντίστροφα ανάλογο της μάζας του, αλλά για να φύγει από την τροχιά χρειάζεται να δωθεί επιτάχυνση που θα οδηγήσει σε ταχύτητα διαφυγής. Όσο για την απομάκρυνση της σελήνης έχει αρχίσει από την ημέρα 0 και σχετίζεται με την επιβράδυνση της ταχύτητας περιστροφής της γης αν θυμάμαι καλά.

Αλλά επειδή είναι πιθανόν να μην θυμάμαι καλά, περιμένω και εγώ με ενδιαφέρον την απάντηση κάποιου φυσικού.

[geonik]

Η εξωτερική δύναμη που θα ασκήσεις πάνω στο σώμα ισούται με την μεταβολή της ορμής που θα προκαλέσεις στο σώματος στην διάρκεια του χρόνου που ασκείς την δύναμη.

Η ορμή ενός σώματος είναι ανάλογη με την μάζα του και την ταχύτητά του. P=mυ

Άρα όσο μεγαλύτερη είναι η μάζα ή η ταχύτητα ενός σώματος τόσο περσσότερη δύμανη πρέπει να εξασκήσω για να του αλάξω την ταχύτητα( προφανώς η μάζα παραμένει η ίδια)

Αν δεν έχεις πολύ δύναμη να ξοδέψεις σε σύντομο χρονο για κάποιο μετεωρίτη πχ τότε μπορεί να του ασκήσεις μικρή δύναμη για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Για σώματα που έχουν κάποια στροφορμή σε σχέση με κάποιο άξονα τότε η μεταβολή της στροφορμής στην διάρκεια του χρόνου ισούται με την ροπή της εξωτερικής δύναμης (r x F ).

[Ifikratis]

Παιδιά είναι κάπως άτοπο το ερώτημα.

 

Τα ουράνια σώματα δεν κάθονται κάπου και άρα αν ασκήσω δύναμη F σε μάζα m θα δεχθεί επιτάχυνση a.

Τα ουράνια σώματα έχουν καθορισμένες ενέργειες και κινούνται σε κάποιες τροχιές. Μάλιστα πρέπει να πάρουμε ένα αδρανειακό σύστημα αναφοράς. Διαφορετική ταχύτητα ως προς το κέντρο της Γης, διαφορετική ως προς το κέντρου του Ήλιου ή ακόμα του Γαλαξία.

Αν ασκήσεις μια δύναμη F σε μια κατεύθυνση σε ένα σώμα θα του αλλάξεις την ταχύτητα στο αντιδιαμετρικό σημείο της τροχιάς. Με αυτόν τον τρόπο γίνεται και η αλλαγή περιηλίου και αφηλίου (για σώμα σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο) στις διαστημοσυσκευές.

Δεν αλλάζει η "θέση" άρα ενός σώματος, αλλάζουν τα λεγόμενα στοιχεία της τροχιάς.

Και αυτά καθορίζονται από τους νόμους του Newton και του Kepler βασικώς.

 

Άρα το ερώτημα θα έπρεπε να τεθεί σε μορφή "πόση δύναμη πρέπει να ασκήσω σε ένα ουράνιο σώμα συγκεκριμένης μάζας, στροφορμής κλπ για να αλλάξει η εκκεντρότητα της τροχιάς του κατά τόσο % ή ο μεγάλος ημιάξονας της τροχιάς τόσο %, κλπ."

[vtsamis]

... ή για να αλλάξω το τροχιακό του επίπεδο (orbital plane).

 

Επίσης Iφικράτη, νομίζω, ένα κρίσιμο θέμα είναι σε ποια ΦΑΣΗ της τροχιάς του (πχ στο περίκεντρο ή στο απόκεντρο) συμφέρει να ασκήσω τη μικρότερη δυνατή δύναμη (εξοικονόμηση ενέργειας) για να έχω το μέγιστο δυνατό αποτέλεσμα (ανάλογα με το τι θέλω να πετύχω).

 

πχ αν τα θυμάμαι καλά από το Orbiter (έχει ασχοληθεί κανείς; ) για να μεγαλώσω την έλλειψη ασκώ δύναμη στο περίκεντρο, πάνω στο ισχύον τροχιακό επίπεδο εννοείται, ενώ για να μεταβάλλω το τροχιακό επίπεδο ασκώ δύναμη στο απόκεντρο (κάθετα/εγκάρσια στο ισχύον τροχιακό)

 

Βασίλη πολύ ενδιαφέρον θέμα.

 

Βαγγέλης

[kanal]

ο Αστεροειδής που δημιούργησε την Mare Orientale (αν όντως δημιουργήθηκε από πρόσκρουση) δεν θα μπορούσε να είναι αυτός η αιτία όπου η Σελήνη αποκρίνεται από στα εμάς 2 εκατοστά τον Χρόνο ή ότι η Σελήνη δεν έχει *σταθερή τροχιά γύρω από την Γη.

 

 

Η απομάκρυνση της σελήνης απ τη γη σχετίζεται κυρίως με τη μείωση της ενέργειας του συστήματος γης -σελήνης αφενός, κι αφετέρου με τη χαοτική συμπεριφοράς που χαρακτηρίζει τις τροχιές για πάνω από δύο βαρυτικά αλληλεπιδρώντα σώματα.

Λόγω των παλιρροϊκών δυνάμεων οι τριβές που προκαλούνται στους ωκεανούς (ή και στο στερεό φλοιό της γης), αφαιρούν μεγάλο ποσό ενέργειας το οποίο ακτινοβολείται στο διάστημα με τη μορφή θερμότητας , έχοντας ως συνέπεια την αύξηση της διάρκειας της μέρας στη γη και την απομάκρυνση της σελήνης.

Απ την άλλη το χάος (η αδυναμία καθορισμού των αρχικών συνθηκών) είναι φανερό , νομίζω, οτι σχετίζεται με την παρατηρούμενη τροχιά της σελήνης αν και θα χρειαζόταν χρόνος της τάξης των δεκάδων εκατομμυρίων ετών για να γίνει αδύνατη η πρόβλεψη της τροχιάς της.

[Ifikratis]

Πολύ σωστά Βαγγέλη.

 

Το orbiter είναι ένα καλό simulator για να καταλάβει κανείς περίπου πως εφαρμόζεται η τροχιακή μηχανική.

 

Στο παρακάτω link υπάρχει μια λεκτική εισαγωγή για να εισαχθεί κανείς στο θέμα

 

http://www2.jpl.nasa.gov/basics/index.php

[kkokkolis]

Μπράβο, η παλίρροιες είναι μια παράμετρος. Δεν ευτελίζουν μόνο την ενέργεια σε θερμική αλλά προκαλούν μετατόπιση μάζας πάνω στην γη (όταν ήταν διάπυρη αυτό αφορούσε και την λάβα, αλλά και σήμεραμε τα 4/5 σκεπασμένα από νερό τα φαινόμενα είναι έντονα, αφορά όμως και τις ατμοσφαιρικές μάζες ). Αυτή η μάζα με την αύξηση λίγο της ακτίνας του πλανήτη λειτουργεί ως άγκυρα για την γη -όπως επιβραδύνει την περιστροφή ο παγοδρόμος εκτείνοντας τα χέρια του- έλκει δε με την σειρά της την σελήνη προς τα εμπρός κατά μία συνιστώσα επιταχύνοντάς την και αυτό αυξάνει την ακτίνα της τροχιάς. Το φαινόμενο έχει μικρή επίδραση (στην αρχή είχε μεγαλύτερη λόγω του ότι τα πετρώματα ήταν διάπυρα) αλλα λειτουργεί επί 4 και πλέον δισεκατομμύρια χρόνια, η σελήνη όμως δεν θα προλάβει να ξεφύγει από την βαρυτική επίδραση της γης, με τον ρυθμό αυτό, πριν την λιώσει ο ήλιος.

Μπακάλικα τα λέω αλλά κάπως έτσι τα θυμάμαι. Θα τα διαβάσω όμως καλύτερα, πολύ ενδιαφέρον θέμα.

ΥΓ: Τα διάβασα στο ''σύμπαν που αγάπησα'' και διόρθωσα ένα σφάλμα που έκανα. Τώρα είναι σωστά.

[Bi2L]

Σας ευχαριστώ όλους για τις απαντήσεις, δυστυχώς τις τελευταίες μέρες δεν εχω πολύ χρόνο να αναπτύξω το θέμα.

 

Ιφικράτη, ακριβώς όπως το έθεσες το ερώτημα πιστεύω ότι είναι αυτό που ρωτάω. Το site δεν εχω προλάβει να το δω ακόμα...

 

Καναλ έχεις δίκιο η σελήνη δεν απομακρύνετε εξαιτίας της πρόσκρουσης αλλά εξαιτίας της βαρύτας των δύο σωμάτων, απλά το έγραψα γιατί στο παρελθόν θα μπορούσε να είχαν γίνει κάποιες αλλαγές εξαιτίας τέτοιων πτώσεων πάνω της.

 

 

Άρα εφαρμόζουμε τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα για να βρούμε πόση δύναμη θέλουμε, ...αλήθεια η Σελήνη πόση μάζα έχει;;

Πάντως πιστεύω η καλύτερη στιγμή εάν θα θέλαμε να μετακινήσουμε την Σελήνη θα ήταν θα βρίσκεται στο απόγειο και κάπου μεταξω νέας σελήνης και πρώτου τέταρτου και φυσικά το χτύπημα να είναι από την σκοτεινή πλευρά.... Τώρα βέβαια με τι θα την χτυπούσαμε αυτό είναι μια άλλη ιστορία αλλά ίσως θα μπορούσαμε να την χτυπήσουμε με κάποιον άλλο δορυφόρο π.χ τον φόβο. (τώρα θα μου πείτε γιατί να χτυπήσουμε... Απλά έτσι υποθετικά)