Lamang Paano Mabilis ba ang Parker Solar Probe? Mabilis na kahanga-hanga


Ang Parker Solar Probe ay nakakuha lamang ng pamagat ng pinakamabilis na gumagalaw na gawa ng tao. Inilunsad ng NASA noong nakaraang Agosto, ang robotic spacecraft na ito ay kasalukuyang napaka, malapit sa Araw, sa kanyang paraan upang suriin ang panlabas na korona ng aming lokal na bituin.

OK, alam ko na mayroon kang mga tanong. Hayaan mo lang akong tumalon papunta rito.

Gaano kabilis ito?

Ayon sa NASA, ang kasalukuyang bilis nito ay 153,545 mph (o 68.6 kilometro bawat segundo). Ngunit talagang, ang ibig sabihin nito ay napakabilis. Ito ay halos imposible na isipin ang isang bagay na mabilis kapag ang pinakamabilis na ginawa ng tao na bagay sa Earth ay marahil isang projectile rail gun sa halos 2.52 km / s. Nangangahulugan ito na ang Parker Solar Probe ay naglalakbay sa bilis na 27 beses na mas mabilis na ang pinakamabilis na bagay na nakuha namin dito. Mag-zoom nang mabilis.

Ano ang kinalaman nito sa bilis ng liwanag?

Siyempre, mas mabilis pa ang liwanag. Ang liwanag ay may bilis na mga 3 x 108 m / s (300,000 km / s). Ngunit bakit mahalaga iyan? Hindi ka maaaring makakuha ng isang bagay hanggang sa (o mas malaki kaysa sa) ang bilis ng liwanag. Bakit? Magsimula tayo sa isang halimbawa. Ipagpalagay na may puwersa ako ng 1 Newton at itulak ko ang isang bagay sa pahinga na may isang mass na 1 kg para sa 1 segundo (Gumagamit ako ng madaling numero). Ang prinsipyo ng momentum ay nagsasabi na ang momentum ay ang produkto ng masa at bilis. Gayundin, ang puwersa na inilapat sa isang bagay ay nagsasabi sa amin ang rate ng pagbabago ng momentum. Nangangahulugan ito na ang 1 Newton force para sa 1 segundo ay nagbigay ng PAGBABAGO sa momentum ng 1 kg * m / s (ang bahagi ng pagbabago ay mahalaga).

Ito ay halos gumagana para sa sobrang mataas na bilis. Ang prinsipyo ng momentum ay gumagana pa rin hangga't gumagamit ka ng isang mas mahusay na kahulugan ng momentum. Dapat itong magmukhang ito (sa isang dimensyon).

Rhett Allain

Sa ganitong pananalita, ang p ay momentum (huwag magtanong kung bakit) at ang c ay kumakatawan sa bilis ng liwanag. Pansinin na habang ang bilis ay lumalapit sa bilis ng liwanag, nakakakuha ka ng mas maliit na pagtaas sa bilis para sa parehong puwersa. Sa katunayan, kung ang tulin ay katumbas ng bilis ng liwanag ay magiging paghahati ng zero-na sa pangkalahatan ay isang masamang bagay.

Lamang upang maging malinaw, walang dalawang mga modelo para sa momentum. Maaari mong palaging gamitin ang mas kumplikadong bersyon ng momentum. Subukan ito: Kalkulahin ang momentum ng isang baseball na may mass na 0.142 kg at isang bilis ng 35 m / s. Una gawin ito gamit ang simpleng formula ng bilis ng oras ng masa at makakakuha ka ng 497 kg * m / s. Ngayon subukan ito sa mas kumplikadong formula. Hulaan mo? Nakuha mo ang parehong bagay. Inirerekomenda ko ang paggamit ng simpleng formula hangga't maaari.

Kung gaano kabilis ang Parker Solar Probe pagpunta kumpara sa bilis ng liwanag? Kung hahatiin mo ang bilis ng probe sa pamamagitan ng bilis ng liwanag makakakuha ka ng 0.00023. Sa totoo lang, maaari naming isulat ito bilang 0.00023c (kung saan c ay ang bilis ng liwanag). Ito ay mabilis, ngunit hindi ito mabilis na mabilis na bilis.

Bakit ang bilis na ito ay nauugnay sa Araw?

Marahil ay makikita mo ang isang bagay tungkol sa bilis ng Parker Solar Probe na may label bilang heliocentric velocity. Ano ang pakikitungo sa iyan?

Sa Earth, ito ay bihirang isang isyu. Kung ikaw ay nagtutulak ng iyong sasakyan sa 55 mph, nauunawaan ng lahat na sinusukat namin ang bilis na ito na may paggalang sa nakatigil na lupa. Sa katunayan, ang mga velocity ay talagang may kabuluhan kapag sinusukat sa kamag-anak sa ilang reference frame. Sa Earth, ang halatang reference frame ay ang lupa.

Paano kung hindi mo nais gamitin ang ibabaw ng Earth bilang reference frame? Isipin mo ang isang pulis na kumukuha ka sa iyong kotse at sinasabing "oh hello, ako ay naka-clocked ka sa 67,055 mph." Totoong totoo na ang Earth ay hindi nakatigil. Upang i-orbit ang Araw, kailangang maglakbay ito na may bilis na 67,000 mph upang gawin itong lahat sa palibot ng Araw sa isang taon. Oo, mabilis (may kinalaman sa Linggo).

Kung gusto mong sukatin ang bilis ng Parker Solar Probe na may paggalang sa Earth, magkakaroon ka ng isang matigas na oras dahil hindi ka magkakaroon ng isang halaga. Habang ang pagsisiyasat ay lumalapit sa Linggo, ang probe at ang Earth ay maaaring lumipat sa iba't ibang direksyon. Kaya kahit na ang bilis na kamag-anak sa Sun ay maaaring manatiling pare-pareho, ang bilis nito kamag-anak sa Earth ay magbabago dahil ang Earth ay nagiging sa orbit nito sa paligid ng Araw.

Kung gusto mo talagang mabaliw, maaari kang gumamit ng iba pang reference frame-tulad ng galactic center. Ngunit hindi tayo mabaliw.

Paano lumabas ang probe sa sarili nitong bilis ng rekord?

Ang probe ay lalabas nang mas mabilis kaysa sa naglalakbay na. Ang mga proyekto ng NASA ay isang bahagyang mas mabilis na bilis habang lumalapit ito sa Linggo sa 2024. Ngunit bakit mas mabilis ito kapag malapit ito sa Sun?

Mayroong dalawang pangunahing ideya dito. Ang una ay ang puwersa ng gravitational. Ito ay isang kaakit-akit na puwersa sa pagitan ng Araw at ng probe. Ang laki ng puwersa na ito ay tataas habang ang distansya sa pagitan ng mga ito ay bumababa. Oh, huwag mag-alala-hindi mo mapansin ang isang pagtaas sa gravitational force habang lumalapit ka sa lupa. Kahit na lumipat ka ng isang vertical na distansya ng 1000 metro, ito ay hindi gaanong mahalaga kumpara sa laki ng Earth na may radius na 6.37 million meters.

Ang iba pang bahagi ng problema ay pabilog na paggalaw. Isipin ang espasyo probe naglalakbay sa isang pabilog orbit (na kung saan ay hindi tunay na totoo). Para sa isang bagay upang lumipat sa isang bilog, kailangang kailangang maging isang puwersang kumukuha ito patungo sa sentro ng bilog. Ang lakas ng puwersang ito patagilid ay proporsyonal sa parisukat ng tulin ng bagay, ngunit ang kabaligtaran ng proporsyonal sa radius ng bilog. Ang paglalagay ng gravitational force at ang kinakailangang pabilog na pwersa nang magkakasama, nakukuha ko ang sumusunod na pananalita para sa orbital velocity.

Rhett Allain

Sa ganitong pananalita, Ms ang masa ng Araw at G ay ang constant na gravitational. Ngunit ang pangunahing punto ay ang pagtaas ng bilis habang bumababa ang radius. Ito ay pisika lamang.

Takdang aralin

Kung nais mo ng ilang mga masasayang katanungan sa pisika ng homework, tinakpan kita. Dito ka pumunta.

  • Kalkulahin ang kinetiko na enerhiya ng Parker Solar Probe sa kasalukuyang bilis nito (tungkol sa Araw). Oo, kailangan mong tingnan o tantiyahin ang mass ng probe.
  • Ipagpalagay na makakakuha ka ng probe upang mapabilis sa pamamagitan ng pagkakaroon ng isang tao sa isang hindi tumitinag bike na konektado sa isang generator. Ang tao ay maaaring makabuo ng 50 Watts hangga't gusto mo (marahil ito ay dalawang tao na nagpapalitan). Gaano katagal aabutin upang makuha ang pagsisiyasat hanggang sa kasalukuyang bilis nito?
  • Ang pagsisiyasat ay nasa espasyo para sa mga 3 buwan (pumunta tayo sa 3 buwan). Ipagpalagay na ang probe ay naglalakbay sa isang pare-pareho ang bilis na ito buong oras (gamitin ang kasalukuyang bilis). Gumawa ng isang balangkas ng bilis kumpara sa oras na sinusukat sa kamag-anak sa Earth. Tandaan, sa 3 buwan binago ng Earth ang direksyon.
  • Gaano karaming mga kendi bar ang kailangan ng probe upang "kumain" upang makakuha ng kasalukuyang bilis nito. Oo, ipagpapalagay ko ang probe na kumakain. Maaaring kapaki-pakinabang din ito.

Higit pang mga Great WIRED Stories