حتی زمانی که ماهواره ها هزاران مایل دورتر هستند، گرانش زمین همچنان آنها را می کشد. جاذبه - همراه با حرکت ماهواره از زمان پرتاب به فضا - باعث می شود که ماهواره به جای سقوط دوباره به زمین، به مدار بالای زمین برود.یک ماهواره مدار خود را با تعادل دو عامل حفظ می کند: سرعت آن (سرعتی که برای حرکت در یک خط مستقیم طول می کشد) و کشش گرانشی که زمین بر روی خود دارد. ماهوارهای که در مدار نزدیکتر به زمین میچرخد، برای مقاومت در برابر کشش گرانشی قویتر به سرعت بیشتری نیاز دارد.خوب، من فکر می کنم از آنجایی که سرعت عمودی مستقل از سرعت افقی است، بنابراین، هر چقدر هم که سرعت افقی سریع باشد، مانع از گرانش نمی شود که آن را مستقیماً به سمت زمین بکشد، اینطور نیست؟
بدون انجام محاسبات، گرانش در واقع آن را می کشد، بنابراین حرکت به سمت پایین و همچنین بخش های جانبی است. فقط سرعت آن در جهت افقی است، بنابراین مسیر دیگری را برای سقوط دنبال می کند، حالا اگر سرعت به اندازه کافی خوب مسیر ممکن است بسته باشد مانند یک بیضی یا دایره! بنابراین من می گویم هنوز می توانید بگویید که در حال سقوط است اما سرعت آن سقوط را به تاخیر می اندازد و بنابراین به عنوان تابع سرعت مسیرهای مختلفی (باز یا بسته) دریافت می کنیم. و سرعت ماهواره ها به گونه ای است که یک مسیر بسته داردبله در حال انجام سقوط آزاد است.
یک ماهواره را در یک لحظه در نظر بگیرید. بگویید سرعت آن در آن لحظه اتفاقاً در جهت ستاره قطبی است. اگر ماهواره به سمت زمین جذب نمی شد، در یک خط مستقیم حرکت می کرد و در آن جهت حرکت می کرد و بیشتر و بیشتر از زمین دور می شد. اما، به دلیل جاذبه زمین، به جای این کار، از آن خط مستقیم دور می شود. بنابراین، سپس به نقطه جدیدی در مدار خود می رسد، و دوباره همان اتفاق می افتد: جاذبه زمین باعث می شود سرعت آن دوباره تغییر جهت دهد. این کار را ادامه می دهد. به زمین نزدیکتر نمیشود، اما در حال سقوط است به این معنا که حرکت آن به سمت زمین خم میشود که در مسیر خود ادامه میدهد و باعث ایجاد مدار دایرهای (یا بیضوی) میشود.جسمی که آزادانه در حال سقوط است جسمی است که در مجاورت گرانش حرکت می کند بدون اینکه نیروی خارجی دیگری بر آن وارد شود.
توپی که روی سطح زمین افتاده نمونه ای است که در ذهن دارید. حالا اجازه دهید مقداری سرعت مماسی اولیه به جسم بدهیم (بنویسید جهت سقوط آزاد). حال آیا این حالت با سقوط توپ بدون هیچ سرعت افقی متفاوت است؟ زیاد نیست. اکنون نیز از تعریف سقوط آزاد (بی توجهی به مقاومت هوا) پیروی می کند.
حالا اگر سرعت مماسی واقعاً زیاد بود چه اتفاقی میافتد؟ این جسم در مداری بیضی شکل به دور زمین می رود. آیا این مورد با پرونده قبلی تفاوت زیادی دارد؟ نه. هنوز هم از تعریف پیروی می کند. بنابراین نتیجه میگیرم که جسمی در مدار زمین در حال سقوط آزاد است.
نکته قابل توجه به شرح زیر است:
تمام اجسامی که با سرعت مماسی پرتاب می شوند بخشی از مدار بیضوی را دنبال می کنند
مدارهای بیضوی به دور زمین
فقط تفاوت توپ با موشک این است که مدار بیضوی توپ از زمین می گذرد و مدار بیضوی موشک به دور آن می چرخد. (توجه داشته باشید که مدار دایره ای مورد شما یک مورد خاص از مدارهای بیضوی است)
یک ماهواره در حال سقوط است، همچنین آنقدر سریع به جلو می رود که همیشه در اطراف منحنی زمین سقوط می کند. بنابراین در سقوط آزاد است. اگر یک توپ را مستقیماً جلوی خود پرتاب کنید، می بینید که در حالی که به جلو می رود و به سمت پایین می افتد، یک منحنی را دنبال می کند. اگر میتوانستید آن را با سرعت کافی پرتاب کنید و هیچ مقاومتی از هوا وجود نداشت، سرعت رو به جلو میتوانست آن را هنگام سقوط از افق بگذراند، به طوری که همیشه به سمت سطح منحنی زمین میافتاد. هنگامی که یک ماهواره در مدار است و هیچ پیشرانی را برای تنظیم شلیک نمی کند، گرانش تنها شتابی است که بر آن اثر می گذارد. بنابراین، طبق تعریف، در سقوط آزاد است.hope I helped you understand the question. Roham Hesami, sixth
semester of aerospace engineering
رهام حسامی ترم ششم مهندسی هوافضا