Кацане на Марс, центробежната сила и теглото върху планетарната повърхност

[Стефан]

До: Стъпили ли са хора на луната?

Да, той си е желязно-каменна планета от земен тип. Плътността му е като тукашната.

[дядо Ники]

До: Стъпили ли са хора на луната?

Защо ми се струва, че се развива недоразумение?

Гравитацията, разбира се, си зависи от масата. Но центробежната сила има много съществено значение в конкретното действие "изстрелване на ракета" - тя ти позволява да минеш по-евтино, когато се бориш с гравитацията. Стефан добре го каза: "прашка" (с нея хвърляш камъка пет пъти по-далеч, отколкото ръчно, при това с по-малко усилие).

Французите (а сега и Европейският съюз) изстрелват "Ариана" от Гвиана не заради римата, а защото е близо до екватора. Това място им компенсира всичките разходи за превоз, командировки и т.н.

Поздрави!

[Obersturmbahnfuehrer]

До: Стъпили ли са хора на луната?

Да, ама ядрото му е изстинало и се върти доста по-бавно(което обяснява и приблизително същото денонощие при значително по-малък диаметър). И двете означават доста по-ниска гравитация.

Бе, вие що се правите, че не разбирате? Това с центробежната сила беше отговор на горното твърдение. От гледна точка на щъкащите по повърхността, няма никаква практическа разлика къде се намират. Тъй като оборотите на Марс са приблизително като тукашните, а радиусът е приблизително 2 пъти по-малък, следователно и центробежната сила ще е 2 пъти по-малка, т.е. ситуацията е пропорционална на тукашната и нищо необичайно няма.

Обаче продължавам да си мисля, че ръгънето около екватора е заради интересните орбити, които са под малък ъгъл спрямо паралелите. Щото иначе е "голяма" прашка - центробежната сила на екватора се получава като масата се умножи по нещо като 0,03 m/s2. С други думи, при 100 кг имаме "цели" 3 N, а при 100 тона - цели 3 kN. Това при положение, че тягата на ракетата е в порядъка на MN.

[Венцислав Петров]

До: Кацане на Марс, центробежната сила и теглото върху планетарната повърхност

А началната скорост къде я слагате... На екватора е една на полюсите я няма... Я си представете един въртящ се глобус и се сетете защо е много, много по-изгодно да се излита от екватора...

[Obersturmbahnfuehrer]

До: Кацане на Марс, центробежната сила и теглото върху планетарната повърхност

"Много по-изгодно" е защото имаш около 0,2-0,5% сила на аванта. Това като го обърнем в спестено гориво и увеличен товар, получаваме цели 5-10 кг по-тежък спътник. Не е малко, но не е и нищо особено, за да се драпа със зъби и нокти към екватора с цената на незнайни жертви и компромиси. Ако искаш да пускаш геосинхронни орбити - вече си требе да се изтъпаниш по жегите.

[Венцислав Петров]

До: Кацане на Марс, центробежната сила и теглото върху планетарната повърхност

Е как точно го сметна че е 0.2%... ?

[Obersturmbahnfuehrer]

До: Кацане на Марс, центробежната сила и теглото върху планетарната повърхност

За лесни сметки, центробежната сила на екватора е 3N на 100 кг маса. На 100 тона ракета, това са 3kN. Същата ракета има тяга 1-2 MN, т.е. средно 1500 кN.

3/1500 * 100 = 0,2%

Сметките са "на око", но порядъците са тези.

[Венцислав Петров]

До: Кацане на Марс, центробежната сила и теглото върху планетарната повърхност

В много голяма грешка си! Бързам сега но ето ти един цитат, после ще продължим спора...:

За въртящо се тяло, втора космическа скорост спрямо повърхността зависи от посоката на прилагането й. Например на земния екватор в посока запад-изток спрямо повърхността тази скорост е около 10,7 km/s, докато в обратна посока тя е с 0,9 km/s по-голяма (скоростта на въртене на Земята на екватора е 465 m/s).

[davc]

До: Кацане на Марс, центробежната сила и теглото върху планетарната повърхност

Няма грешка в ничии сметки!
Просто, говорите за различни неща: Бумбамфюрер по инерция от предходния разговор продължава да изчислява центробежната сила , а В. Петров говори за линейната скорост на въртене на земята по екватора и това, че тя се добавя към скоростта на изстрелваната ракета.

[Obersturmbahnfuehrer]

До: Кацане на Марс, центробежната сила и теглото върху планетарната повърхност

Ти ми говориш за периферна скорост, а аз за центробежна сила. Това, което цитираш ти е периферна скорост на тяло, обикалящо Земята, при която се получава центробежна сила, превищаваща гравитационната, която е G=mg. С други думи, ако започнеш да летиш с 40 000 км/ч над морското равнище, центробежната сила ще те изхвърли в Космоса.

Аз говоря за силата, с която олекваш, като застанеш на кантара, защото тезата беше, че гравитацията на Марс е още по-ниска заради радиуса му.

Ето малко чужди сметки:
the Earth's rotational speed is not nearly fast enough for the centrifugal force to overcome gravity.

In case you are interested in the mathematical formulae:
The centrifugal force F on a body with mass m, orbital velocity v and orbital radius r is
F = ( m * v^2 ) / r

Now at the equator the earth has a radius of approx. 6,375 km (= the "orbital radius" of a human standing at the equator) and a circumference of approx. 40,000 km. A point on the equator hence travels these 40,000 km in 24 h and thus has a speed of
40,000 km / 24 h = 1666.7 km/h = 0.463 km/s

For a human of mass 75 kg this results in a centrifugal force of
F = (75 kg * (0.463 km/s)^2 )/ 6,375 km = 2.52 N

The same human is subject to a gravitational force of
G = m * g = 75 kg * 9.81 m/s^2 = 735.75 N

which as you can compare is much higher.


But even though gravity is much higher than the centrifugal force, there still is one application, where scientists make use of this force:
Gravity is countered a little bit the closer you get to the equator. So rocket launching facilities are always as close as possible to the equator: Cape Kennedy in southern Florida used by the NASA, Baikonur in Kazakhstan used by the Russians and French Guyana in Latin America used by the European Space Agency.

Смятам, че е видно как центробежната сила на екватора е около 3% от гравитационната. Когато силата от двигателя на ракетата е 10 пъти по-голяма от теглото й, тези проценти стават 0,2-0,3 от въпросната сила.

[Obersturmbahnfuehrer]

До: Кацане на Марс, центробежната сила и теглото върху планетарната повърхност

Линейната скорост няма къде да се добавя, защото ракетите си изстрелват "нагоре", а не "напред", за да излязат възможно най-бързо от плътните слоеве на атмосферата.

Това е теоретичен случай, когато няма аеродинамично съпротивление, как да превърнем скорстта (пероферната) в сила (центробежна). Баш на този принцип се връткат горе спътници и прочее. Няма нужда от изкуствена сила, която да противодейства на гравитацията. Това го прави центробежната, т.е. веднъж го засилваш и го оставяш да си седи там.

[Стефан]

До: Кацане на Марс, центробежната сила и теглото върху планетарната повърхност

А, Фюрера се е зазяпал по центробежната сила, от там е недоразумението. Да, не е голяма, и не тя е полезността. В равноускорителното движение има обаче още един член - началната скорост, и тъкмо тя се използва. Затова и стартовете са на изток, с посоката на въртене на Земята. Пак заради тая история е била огромен технологичен пробив руската Воевода, тя и Сатана. Че са успели да и направят двигатели, които при същото тегло на ракетата могат да я закарат там, и като излитащите на изток и на север, но в коя да е посока.

[Obersturmbahnfuehrer]

До: Кацане на Марс, центробежната сила и теглото върху планетарната повърхност

Не съм се "зазяпал" никъде, ами точно това е спорът - центробежната сила на Марс или на Земята няма никакво реално значение за живите твари.

Дайте сега да спорим дали стартовете са повече на изток, отколкото нагоре. Щото всякакви начални скорости от космодрума не могат да се мерят с аеродинамичното съпротивление, което отгоре на всичко расте експоненциално на скоростта. Затова ракетите се изстрелват по най-краткия път за напускане на плътните слоеве, пък после вече се ориентират нанякъде и чак тогава влиза в сметка въпросната начална периферна скорост, която се добавя, за да се докара необходимата за уравновесяване на центробежната сила на спътника с гравитационната. Обаче всичко това добива смисъл, чак след като ракетата се качи горе и векторът на двигателите й се ориентира под ъгъл спрямо земния радиус. Дотогава е без значение.

Тези неща са пределно ясни и спорът не е за тях, казвам го за 10ти път. Говорихме за Марс и за влиянието на ниското тегло върху живите организми по него.

[davc]

До: Кацане на Марс, центробежната сила и теглото върху планетарната повърхност

Линейната скорост няма къде да се добавя, защото ракетите си изстрелват "нагоре", а не "напред", за да излязат възможно най-бързо от плътните слоеве на атмосферата.

Не е точно така. Дори когато ракетата в първите секунди след старта е позиционирана вертикално спрямо повърхността на земята и е в относителен покой спрямо точката от земната повърхност, в която се намира нейната правоъгълна проекция, тя се движи в посока запад-изток със скоростта на тази точка /точно затова е и в покой спрямо нея/. С две думи накратко: ъгловата и скорост е равна с тази на точката, от която е изстреляна.

[Obersturmbahnfuehrer]

До: Кацане на Марс, центробежната сила и теглото върху планетарната повърхност

Е, това какво общо има? Тази периферна скорост добива смисъл, само когато ракетата започне да се ориентира по допирателната. Докато ракетата си лети нагоре тази скорост е без значение защото не е генерира по-голяма центробежна сила отколкото на повърхността. А, сметките са, че е по изгодно да не се ползва тази периферна скорост, но да се изнесе в разредените слоеве възможно най-бързо. Естествено, че тази скорост се запазва и влиза в употреба след това. Обаче, чак след това.

Всички тези сметки обаче са за мижавите ракетки, дето гледат да спастрят нещо на аванта. Когато си струва орбита под голям ъгъл спрямо екваториалната, тогава ще си излитат откъдето си искат за сметка на по-голяма мощност или по-палък полезен товар.