ความโน้มถ่วง

ยานอวกาศขึ้นไปได้อย่างไร

     จากการที่ได้ศึกษาในรายวิชาฟิสิกส์ในเรื่องความโน้มถ่วง  อาจารย์ได้ให้นิสิตแบ่งกลุ่มกันในห้องเรียน เพื่อศึกษาค้นคว้าในเรื่องที่เกี่ยวข้องกับความโน้มถ่วงซึ่งเราเองได้แบ่งกลุ่มและปรึกษากันว่ามีเรื่องไหนที่น่าสนใจบ้าง  จึงได้ตกลงกันว่าจะศึกษาเรื่องยานอวกาศขึ้นไปสำรวจดวงดาวในระบบสุริยะได้อย่างไร  เราจึงได้ศึกษา   หลักการส่งยานอวกาศจากสื่อต่างๆ

       ซึ่งการส่งยานเกี่ยวข้องกับทฤษฎีของ เซอร์ไอแซกนิวตัน ผู้คิดค้นทฤษฎีเรื่องแรงโน้มถ่วงของโลก อธิบายว่า หากเราขึ้นไปอยู่บนที่สูง และปล่อยวัตถุให้หล่นจากมือ วัตถุก็จะตกลงสู่พื้นในแนวดิ่ง เมื่อออกแรงขว้างวัตถุออกไปในทิศทางขนานกับพื้น วัตถุจะเคลื่อนที่เป็นเส้นโค้ง (A)   เนื่องจากแรงลัพธ์ซึ่งเกิดขึ้นจากแรงที่เราขว้างและแรงโน้มถ่วงของโลกรวมกัน วัตถุจึงมีวิถีการเคลื่อนที่เป็นเส้นโค้งดังในภาพที่ 1   ถ้าหากเราออกแรงมากขึ้น วิถีการเคลื่อนที่ของวัตถุจะโค้งน้อยลง ก้อนหินจะยิ่งตกไกลขึ้น (B)   และหากเราออกแรงมากจนวิถีของวัตถุขนานกับความโค้งของโลก วัตถุก็จะไม่ตกสู่พื้นโลกแต่จะโคจรรอบโลกเป็นวงโคจรรูปวงกลม (C) เราเรียกการตกในลักษณะนี้ว่า “การตกอย่างอิสระ”  (Free fall)   นี่เองคือหลักการส่งยานอวกาศขึ้นสู่วงโคจรรอบโลกอวกาศขึ้นสู่วงโคจรรอบโลก หากเราเพิ่มแรงให้กับวัตถุมากขึ้นไปอีกก็จะได้วงโคจรเป็นรูปวงรี (D)   และถ้าเราออกแรงขว้างวัตถุไปด้วยความเร็ว 11.2 กิโลเมตรต่อวินาที วัตถุจะไม่หวนกลับคืนมาแต่จะเดินทางออกสู่ห้วงอวกาศ (E) เราเรียกความเร็วนี้ว่า “ความเร็วหลุดพ้น” (Escape velocity) และนี่คือหลักการส่งยานอวกาศไปยังดาวเคราะห์ดวงอื่น

ได้ข้อมูลจาก http://www.lesa.biz/astronomy/space-technology/spacecraft/space-flight

      

 http://www.lesa.biz/astronomy/space-technology/spacecraft/space-flight

ซึ่งความเร็วหลุดพ้น ของดาวเคราะห์ ดวงจันทร์และดวงอาทิตย์นั้นไม่เท่ากันซึ่งคำนวณหาได้จากทฤษฎีกฎความโน้มถ่วงแห่งเอกภพของนิวตัน

V_es = (2GM/r)^1/2 

โดยที่ v_es = ความเร็วหลุดพ้นของยานอวกาศ

          M = มวลของดาวเคราะห์ 

          m = มวลของยานอวกาศ

          r = ระยะทางระหว่างศูนย์กลางของดาวเคราะห์กับยานอวกาศ 

          G = ค่าคงที่ของแรงโน้มถ่วง = 6.67 x 10^-11 Nm²/kg²

ข้อมูลจาก http://www.lesa.biz/astronomy/space-technology/spacecraft/space-flight 

ดาวในระบบสุริยะ	มวลของดาวเคราะห์ (x 1021 กิโลกรัม)
ดวงอาทิตย์ ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก ดวงจันทร์ ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส ดาวเนปจูน	1,989,100,000 330 4,868 5,974 73.5 642 1,898,600 568,460 86,869 102,430

ยกตัวอย่างเช่น

ถ้าเราจะส่งยานไปที่ดาวอังคารเราจะต้องคำนวณความเร็วหลุดพ้นถ้าระยะระหว่างศูนย์กลางของดาวเคราะห์ของยานอวกาศเท่ากับ 3.4251 x 10¹²

สูตร  V_es = (2GM/r)^1/2 

  V_es=  ((2x6.67 x 10^-11x642x10²¹) / 3.4251 x 10¹²)^1/2

v_es= 5.00 กิโลเมตรต่อวินาที

ดังนั้น  โลกมีมวลมากกว่าดาวอังคารจึงมีแรงโน้มถ่วงมากกว่าดวงจันทร์ ในการส่งยานอวกาศไปยังดาวอังคารจะต้องทำความเร็วหลุดพ้น   5.00     กิโลเมตรต่อวินาที เพื่อเอาชนะแรงโน้มถ่วงที่มีต่อยานอวกาศ

 

ขอขอบคุณข้อมูลจาก

http://www.lesa.biz/astronomy/space-technology/spacecraft/space-flight 

 

 

นางสาวฉายนภา  ศรีเสมอ  รหัสนิสิต 54010510012

นางสาวลักขณา  อุ่นเรือน   รหัสนิสิต 54010510030

                     คณะศึกษาศาสตร์  สาขา  วิทยาศาสตร์ทั่วไป       

                              

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[อ.ต๋อย]

ข้อมูลของเรา แค่เพียงคัดลอกและตัดมาบางส่วนจาก เว็บอ้างอิง (ที่สืบค้นได้ดีแล้ว) แล้วนำมาวางลงไว้เท่านั้น แม้แต่ชื่อของส่วนโค้งที่แทนด้วยอักษร A B C.....  ภาพที่ 1 ยังเอามาด้วย

อาจารย์อยากให้พวกเราสืบค้น และเรียนรู้ แล้วเรียบเรียงจากความเข้าใจของเราเอง ครับ

แก้ใหม่ก็แล้วกันนะครับ

 

[ลักขณา อุ่นเรือน]

ค่ะ

[ลักขณา อุ่นเรือน]

พวกเราได้สืบค้นและทำความเข้าใจหลักการในการส่งยานแล้วค่ะที่ตัดมานั้นเห็นว่าข้อมูลนั้นสามารถทำความเข้าใจได้ง่ายและเป็นข้อมูลที่ดีพวกเราจึงยกมาและพวกเราได้ลองหาความเร็วหลุดพ้นเองค่ะ แต่ก็ขอบคุณอาจารย์มากค่ะที่ได้ให้คำแนะนำ