Yörünge Enerjisi Hesaplama

Özgül yörünge enerjisini bulmak için merkez cisim kütlesini ve yörüngenin yarı-büyük eksenini girin.

Nasıl hesaplanır?

Araç önce standart yerçekimi parametresini bulur: μ = G · M. Burada G = 6,67430×10⁻¹¹ m³ kg⁻¹ s⁻², M ise merkez cismin kilogram cinsinden kütlesidir. Yarı-büyük eksen a kilometre olarak girilir ve metreye çevrilir (× 1000). Özgül yörünge enerjisi ε = −μ / (2a) formülüyle, yörüngedeki cismin kilogramı başına joule olarak hesaplanır. İki sonuç da bilimsel gösterimle, beş anlamlı basamakla yazılır. Kütle ve yarı-büyük eksen sıfırdan büyük olmalıdır, aksi halde sonuç üretilmez. Pozitif bir a için formül her zaman negatif sayı verdiğinden araç bağlı (eliptik ya da dairesel) yörüngeleri anlatır; cisim yörüngenin neresinde olursa olsun enerji aynıdır. a değeri cismin yüzeyinden değil, merkezinden ölçülür.

Örnek hesaplama

Dünya'yı (M = 5.972e24 kg) ve yarı-büyük ekseni 7000 km olan bir uyduyu ele alalım. Adım 1: μ = 6.6743e-11 × 5.972e24; araç bunu 3.9859e+14 m³/s² olarak gösterir. Adım 2: ekseni çevirelim, 7000 km = 7 000 000 m, yani 2a = 1.4e7 m. Adım 3: ε = −3.9859e14 / 1.4e7. Özgül yörünge enerjisi -2.8471e+7 J/kg çıkar; eksi işareti uydunun Dünya'ya yerçekimiyle bağlı olduğunu gösterir.

Bu örneği dene →

Sık yapılan hatalar

  • Yarı-büyük ekseni metre olarak yazmak. Alan kilometre bekler; alçak Dünya yörüngesi için 7000000 girerseniz enerjinin büyüklüğü 1000 kat küçük çıkar.
  • Yarı-büyük eksen yerine yüzeyden yüksekliği girmek. Yüzeyden 600 km yükseklikteki bir yörüngede a ≈ 6371 + 600 = 6971 km olur, çünkü a merkezden ölçülür.
  • Kütleyi gram, güneş kütlesi ya da Dünya kütlesi olarak girmek. Alan kilogram alır; Dünya için 1 değil 5.972e24 yazılmalıdır.
  • Sonucun dış merkezliğe ya da uydunun o anki konumuna göre değişmesini beklemek. Yalnızca a önemlidir; aynı a'ya sahip daha basık bir yörüngenin enerjisi tamamen aynıdır.
  • Özgül enerjiyi (J/kg) uzay aracının toplam enerjisiyle karıştırmak. Joule elde etmek için aracın kütlesiyle çarpmak gerekir.

Bu hesaplama hakkında

İki cisim yörüngesinin özgül yörünge enerjisi (ε = −μ/2a), birim kütle başına kinetik ve potansiyel enerjinin toplamıdır; burada μ merkez cismin standart yerçekimi parametresi (GM), a ise yörüngenin yarı-büyük eksenidir. ε yalnızca a'ya bağlı olduğu için — dış merkezliğe veya cismin yörünge üzerinde şu an nerede olduğuna bağlı değildir — vis-viva bağıntısına göre yörünge boyunca sabit kalır; onu kullanışlı kılan da tam olarak bu özelliktir: yörüngenin herhangi bir noktasında karşılaştırma yapabileceğiniz korunumlu bir büyüklüktür.

Bu hesap makinesi merkez cismin kütlesini (kg) ve yörüngenin yarı-büyük eksenini (km) alır, μ'yü hesaplar ve μ ile özgül yörünge enerjisini döndürür. İki girdi de pozitif olmalıdır; bu nedenle sonuç her zaman negatif ε'dur, yani bağlı bir yörüngenin işaretidir; bilgi olarak ε = 0 parabolik, pozitif ε ise hiperbolik bir kaçış yörüngesi olurdu. Havacılık-uzay mühendisliği öğrencileri, transfer yörüngelerini kontrol eden görev planlamacıları ve uydu ya da gezegen hareketini modelleyen astronomi meraklıları, yörünge enerjisini doğrulamak ve vis-viva hesaplarını her seferinde enerji denklemini baştan türetmeden çapraz kontrol etmek için bu aracı kullanır.

Bu faydalı oldu mu?

En fazla 3 tepki seçebilirsiniz.

Yorumlar (0)

  • İlk yorumu siz yazın.

Popüler hesaplayıcılar

Tüm Hesaplayıcılar