ontsnappingssnelheid en r

Yara stelde deze vraag op 20 november 2021 om 18:37.

Hoi,

Kan iemand mij misschien uitleggen hoe de r in Eg = - GmM/r   oneindig kan zijn? Is dat dat de r groter is dan de straal van de atmosfeer of iets? En wat is de r anders precies in deze formule? 

Alvast bedankt!


Reacties

Theo de Klerk op 20 november 2021 om 18:49
r is de afstand van een massa tot de plek waar je meet of waarvoor je de zwaarte-energie wilt berekenen. Die afstand kan oneindig zijn (als je voorbij het verstverwijderde sterrenstelsel zit) en dan is 1/r bijna nul.
r heeft met de atmosfeer verder niets van doen. Het is gewoon een afstand. Tussen 0 en oneindig.
Yara op 20 november 2021 om 18:55


Bedankt, ik snap dan alleen nog niet wat er hier rechts boven bedoeld wordt met 'Als een voorwerp net ontsnapt...'. Hoe is de r oneindig als het voorwerp 'net' ontsnapt?
Theo de Klerk op 20 november 2021 om 19:36
Met "net" ontsnapt wordt bedoeld dat je voldoende kinetische energie hebt om vanaf de startplek (negatieve zwaarte-energie volgens afspraak) tot in het oneindige te komen (als de energie 0 J is - bij afspraak).  Heb je meer kinetische energie dan houd je in het oneindige nog energie (snelheid) over en nog veel meer energie dichterbij.

Voorbeeld:
zwaarte-energie op aarde:   - 300 J
zwaarte-energie in oneindige:  0 J
Minimaal benodigde kinetische energie bij aanvang:  300 J  (met 1/2 mv2 kun je daaruit de "ontsnappingssnelheid" berekenen)

Heb je 500 J kinetische energie, dan heb je 200 J meer, die voor een eindsnelheid in het oneindige zorgt. Maar stel dat je bij Jupiter bent en dan een zwaarte-energie (tov aarde) hebt van 50 J dan heb je op dat moment nog 500 - 50 = 450 J over als kinetische energie. En dus een snelheid.
Jan van de Velde op 20 november 2021 om 19:39
dag Yara,

dat is ook een hele rare, of op zijn best heel onduidelijke, zin vind ik.

Laat ik proberen die anders te formuleren:
Als een voorwerp nèt kan ontsnappen was zijn beginsnelheid dus nèt groot genoeg om nooit meer terug te vallen zonder verdere aandrijving. Maar uiteindelijk zal, oneindig ver weg, zijn  snelheid uiteindelijk toch een keer nul worden. 

zo duidelijker?

groet, Jan
Yara op 20 november 2021 om 20:35
Hoi Jan,

Als u zegt nèt groot genoeg om nooit meer terug te vallen zonder verdere aandrijving, bedoelt u dan dat het voorwerp net ontsnapt aan de kring om de aarde en dat het dan stil blijft hangen om/in die king?
Of wat bedoelt u met dat daarna ooit de snelheid nul zal worden?
Jan van de Velde op 20 november 2021 om 21:25
Schiet je een kogel omhoog met een snelheid van 1 km/s, dan ligt die een paar minuten later terug op aarde. Zonder luchtweerstand zou die een hoogte van een kilometer of 50 halen, maar meer niet. 
2, 3, 4 km/s : het duurt steeds wat langer, maar onvermijdelijk komt hij terug. 10 km/s, je gaat heel lang moeten wachten, maar ja, uiteindelijk komt hij terug. We veronderstellen wel steeds even dat de ruimte verder leeg is, zodat hij niet door een ander hemellichaam wordt aangetrokken onderweg en dáárdoor nooit meer terug zou komen.

Maar 11,2 km/s  is vanaf het aardoppervlak nèt snel genoeg om nooit meer terug te komen. Omdat er ook op heel grote afstand nog een aantrekkingskracht richting aarde is zal de kogel langzamer en langzamer gaan, maar toch nog langzaam verder en verder weg blijven gaan. Tot in het oneindige, en nèt in het oneindige wordt zijn snelheid dan 0. Daar is ook de zwaartekracht 0, en dus komt de kogel niet meer terug. 

Die 11,2 km/s noemen we dan de ontsnappingssnelheid van de aarde: de afvuursnelheid die net groot genoeg is om nooit meer terug te komen, èn net klein genoeg om in in het oneindige (een theoretische plaats uiteraard) uiteindelijk tòch 0 te worden. Meer dan 11,2 km/s en ook in het oneindige, wherever that may be, heeft de kogel nog snelheid over. 

Een planeet even zwaar als de aarde maar een paar keren groter zal een lagere ontsnappingssnelheid hebben: door de grotere afstand tot het massamiddelpunt bij het afvuren aan het oppervlak is de remmende kracht van aanvang af veel kleiner. Jupiter is ruim 300 keer zo zwaar als de aarde, maar heeft door zijn beduidend grotere straal een ontsnappingssnelheid die maar iets meer dan 5 keer zo groot is als de aarde. Zie BINAS. 

Valt het begrip "ontsnappingssnelheid" nu wel op zijn plek?
Yara op 20 november 2021 om 21:37
Jaa zeker! Heel erg bedankt :D

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Clara heeft vier appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Clara nu over?

Antwoord: (vul een getal in)