الفلك

كيف نحسب سرعة هروب المجرات؟

كيف نحسب سرعة هروب المجرات؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

كيف نحسب سرعة هروب المجرات؟ هل علينا معرفة الكتلة الكلية؟ ما هي سرعة الهروب لمجرة درب التبانة؟


باختصار ، سرعة الهروب من المنطقة التي نجد أنفسنا فيها في درب التبانة هي 544 كم / ثانية + - 10٪.

يمكن العثور على هذا الرقم وشرح شامل لكيفية حسابه على ورقة تسمى The RAVE Survey: تقييد سرعة الهروب من المجرة المحلية

من المهم أيضًا أن نأخذ في الاعتبار حقيقة أننا بالفعل على وشك التقريب 220 كم / ثانية بسبب ال السرعة المدارية للشمس، لذا فإن القيمة الفعلية اللازمة للوصول إلى هناك من الأرض أقل بكثير.


& # 039 الهروب & # 039 السرعة

لماذا يستخدم الناس دائمًا المصطلح المضلل "سرعة الهروب"؟

إذا كان لدي صاروخ توفر محركاته قوة دفع تبلغ 1 نيوتن أكثر من وزنه (مما ينتج عنه صافي قوة صغيرة لأعلى) ، فسأكون قادرًا على الذهاب إلى المريخ معه ، مع الأخذ في الاعتبار الوقت المطلوب ، أليس كذلك؟ دفع & gt الوزن ، لذلك يجب أن يتسارع.

مكوك الفضاء ، على سبيل المثال ، لا يهرب أبدًا من مجال جاذبية الأرض - ولا يمكنه أبدًا (بشكل صارم) بسبب الخط المقارب الأفقي في الرسم البياني g مقابل المسافة.

يصل المكوك فقط إلى السرعة المطلوبة للوصول إلى مدار مستقر حول الأرض. لذلك ، عندما يكون المكوك في مدار مستقر ، يتسارع فعليًا نحو الأرض مهما كانت g عند تلك المسافة من مركز الأرض ولكنه لا يسقط لأن سرعته دائمًا ما تكون مماسة لمدارها (وعموديًا مع تسارعه).

هل انا صائب؟ أواجه مشادة صغيرة مع صديق.


الإجابات والردود

لا يمكن أن يكون لديه سرعة إفلات أو لن يكون ثقبًا أسود. النجوم النيوترونية لها سرعة هروب قريبة من c ، لكنها ليست ثقوبًا سوداء.

لا يجب أن تتغير الكتلة. إنه يصبح أصغر مما يتغير R في معادلاتك. إذا تمكنت من ضغط القمر بأكمله في كرة حوالي 1 أو 2 بوصة ، فسيصبح ثقبًا أسود. كما هو الحال الآن ، أقرب ما يمكنك الوصول إليه إلى القمر هو نصف قطر القمر ، أو حوالي 1600 كيلومتر. باستخدام 1600km كـ R ، تكون سرعة الهروب للقمر في km / s المنخفضة. ولكن إذا تمكنت من الحصول على 1 سم من القمر ، فستتجاوز سرعة إفلاته C.

عندما & يقتبس & quot فإنه يصبح أكثر ضخامة ، وهذا يوسع أفق الحدث. التفرد لن ينمو. يطلق عليه التفرد لأن حجمه يساوي 0.

يمكن أن تنتهي الثقوب السوداء بالتبخر. يُعتقد أن الثقوب السوداء الصغيرة تتبخر بسرعة كبيرة ، بينما تتطلب الثقوب السوداء الضخمة مقاييس زمنية تتجاوز عمر الكون.

لكي يتحول النجم إلى ثقب أسود ، يجب أن يفقد كتلته
باعتبارها سوبر نوفا هي الطريقة الوحيدة التي أعرف بها من أجل حدوث ذلك
ويتم تفجير جزء كبير من النجم في هذه العملية
لا توجد طريقة معروفة ل colapes قمر أو غير نجم آخر


و M هو الحجم * الكثافة. إذن ، يجب أن تكون الكثافة كبيرة ، بالنسبة للكوكب الأكبر الذي يتمتع بسرعة أكبر للهروب؟

ليس كثيرًا إذا لم تقترح أرقامًا. يمكن أن تكون أكثر أو أقل كثافة ، أو نفس الكثافة.

هل قمت بإجراء العمليات الحسابية التي تم اقتراحها هنا؟ إذا كان الأمر كذلك ، فقم بنشر الصيغة المتعلقة بالكثافة والحجم وسرعة الهروب. لاحظ أنه يمكنك استخدام LaTeX للرياضيات - على سبيل المثال $ F = فاركراجع https://www.physicsforums.com/help/latexhelp/

V هي سرعة الهروب ، g ثابت الجاذبية العام ، d الكثافة و R نصف القطر.

المرفقات

هذا ما اعتقدته ، أنا بحاجة إلى مزيد من المعلومات لأتمكن من الوصول إلى نتيجة.
عرض المرفق 238512
V هي سرعة الهروب ، g ثابت الجاذبية العام ، d الكثافة و R نصف القطر.

سؤالك يشبه إلى حد ما السؤال:

إذا كان الشخص "أ" أكبر وأثقل من الشخص "ب" ، فماذا يمكن أن نقول عن كثافته النسبية؟ وكما يشيرIbix ، ليس كثيرًا إلا إذا أدخلت بعض الأرقام.

تعتمد سرعة الهروب على الكثافة والحجم.

ومع ذلك ، إذا كان لديك كوكب أصغر (أ) بسرعة هروب أكبر من كوكب أكبر (ب) ، فأنت تعلم أن أ أكثر كثافة من ب.


كيف نعرف أن المجرات هي بالضبط حيث نراها؟

كلما ابتعد جسم سماوي عن الأرض ، قل تقديرنا لمدى بعده عن الأرض.

بالنسبة للأشياء التي يمكن تقدير مسافاتها من خلال اختلاف المنظر ، فإن التقديرات جيدة جدًا. بالنسبة للأجسام البعيدة جدًا ، لا يمكن استخدام المنظر لتقدير المسافات ، ويمكن أن توفر وسائل أخرى ، مثل قياس مقادير بعض النجوم أو مراقبة انفجارات المستعرات الأعظمية في المجرات البعيدة ، تقديرات تقريبية للمسافة ، لكن عدم اليقين كبير نوعًا ما.

لن أقلق كثيرًا بشأن التنقل بين النجوم والمجرات حتى الآن. لم نعد إلى القمر منذ ما يقرب من نصف قرن ، وهذا الجسم على بعد ربع مليون ميل فقط.

6 mas / yr (mas هي ميلي ثانية قوسية أو 1/3600000 درجة) وحركة شعاعية - 20.63 كم / ثانية. لذلك في 6000 عام منذ أن غادر الضوء ، تحركت مسافة 3.9e12 كم أقرب إلى الأرض ، أو حوالي 2424 1 من السنة الضوئية. في نفس 6000 سنة سيكون قد تحرك 1/100 درجة من حيث الحركة المناسبة (حيث نراه الآن 1/100 درجة من الاتجاه الذي هو فيه بالفعل).

لذا ، إذا توجهنا إلى هذا النجم بسرعة 0.5 ضوء على سبيل المثال ، فسنهدف إلى الحصول على نقطة 3/100 درجة من مكان النجم. بالطبع ، ستكون هذه مجرد نقطة هدفنا الأولية. من المحتمل أن نضطر إلى تعديل مسارنا قليلاً أثناء سفرنا لتعويض عدم الدقة في قياساتنا الأولية أو عنوان المسار. لكن النقطة الأساسية هي أن النجم لن يتحرك الذي - التي لدرجة أننا لا نستطيع توجيه أنفسنا إلى حد كبير في الاتجاه الذي نراه فيه ثم إجراء تصحيحات طفيفة للمسار على طول الطريق


الإجابات والردود

تشير سرعة الهروب عمومًا إلى السرعة المطلوبة للهروب من سطح الجسم وليس المركز. يمكنك أيضًا تحديد سرعة الهروب لأنصاف الأقطار المختلفة وستحصل بعد ذلك على نتائج مختلفة بشكل عام حسب نصف القطر.

سرعة الهروب هي نفسها السرعة التي حصل عليها جسم يسقط من اللانهاية (مع سرعة ابتدائية صفر) لأن معادلات نيوتن قابلة للانعكاس ، أي إذا قمت بتغيير اتجاه الوقت ، فإن السيناريوهات تتحول إلى بعضها البعض.

تشير سرعة الهروب عمومًا إلى السرعة المطلوبة للهروب من سطح الجسم وليس المركز. يمكنك أيضًا تحديد سرعة الهروب لأنصاف الأقطار المختلفة وستحصل بعد ذلك على نتائج مختلفة بشكل عام حسب نصف القطر.

سرعة الهروب هي نفس السرعة التي حصل عليها جسم ساقط من اللانهاية (مع سرعة ابتدائية صفر) لأن معادلات نيوتن قابلة للانعكاس ، أي إذا قمت بتغيير اتجاه الوقت ، فإن السيناريوهات تتحول إلى بعضها البعض.

أنا أحضر دورة فيزياء HSC وكنت ألعب مع الجبر في وحدة الفضاء ووجدت شيئًا يربكني (لاحظ أن هذا ليس مطلوبًا معرفته من خلال المنهج باستثناء معرفة أن سرعة الهروب هي سرعة الهروب من مجال جاذبية الكوكب)

حسنًا ، من قانون الحفاظ على الطاقة يمكننا الاتفاق على أنه في أي حالة: العمل المنجز = الطاقة الحركية = الطاقة الكامنة.
Ek = W = Ep
للحصول على سرعة الهروب ، تخيلت موقفًا نتجاهل فيه مقاومة الهواء وافترضنا أن التسارع الناتج عن الجاذبية هو نفسه من سطح الكوكب إلى مركزه:
Ep على سطح الكوكب = الشغل المبذول لرفعه من المركز = كمية الطاقة الحركية بأقصى سرعتها.

(حيث: mE = كتلة الأرض ، mO = كتلة الجسم ، rE = نصف قطر الأرض)

منذ W = Ep ، عن طريق توسيع صيغة العمل: (mgr = (mO [GmE / rE ^ 2] rE)
يمكننا تبسيطها لنحصل على:
G mE mO / rE = Ep

منذ Ek = Ep
(1/2 mO v ^ 2) = (G mE mO / rE)

بمعرفة هذا يمكننا حلها من أجل السرعة:

v ^ 2 = 2G mE / rE
هذه هي معادلة سرعة الهروب.

وفقًا للرياضيات ، يجب أن تكون هذه هي أعلى سرعة يكتسبها أي جسم إذا سقط من سطح الأرض وتسارع باتجاه المركز ذاته ، متجاهلاً مقاومة الهواء وأي تغيير في قيمة g.
لذلك ، يجب أن تكون هذه هي السرعة المطلوبة لإطلاق جسم في مركز الأرض في البداية للوصول إلى سطح الأرض. الآن هو المكان الذي & quot؛ مرتبك & quot؛: كيف تكون هذه السرعة أيضًا مطلوبة للهروب من مجال جاذبية الأرض والطيران إلى الفضاء دون السقوط مرة أخرى؟ كيف لنا أن نعرف هذا؟

لقد ارتكبت خطأ أيضًا بافتراض أن جهد الجاذبية في مركز الأرض يساوي صفرًا. يجب أن يكون تمرينًا مفيدًا بالنسبة لك لحساب ماهيته بالفعل. أو ، على الأقل ، لشرح سبب عدم كونها صفراً.

الجسم الذي يسقط على مركز الأرض (الصلبة) لا يصل ، في الواقع ، إلى سرعة الهروب من السطح.


كيف نحسب سرعة هروب المجرات؟ - الفلك

** يحتوي هذا HW على خمسة أجزاء تبلغ قيمتها الإجمالية 48 نقطة. لتلقي الرصيد الكامل ، يجب عليك تسليم كل جزء ، مع كتابة كل شيء وتدبيسه!

يمكنك إكمال هذا الواجب المنزلي في مجموعات من 2-3 إذا كنت ترغب في ذلك. في هذه الحالة ، سيحصل كل عضو في المجموعة على نفس التقدير. تأكد من وضع الرقم التعريفي للعميل لكل عضو في المجموعة في الأعلى.

في الأسابيع القليلة الأولى من الفصل ، قضينا الكثير من الوقت في الحديث عن الضوء والتحليل الطيفي. الآن دعنا نرى كيف ستتيح لك معرفتك المكتشفة حديثًا تجربة إثارة الاكتشاف بنفسك!

كما تعلم (أو ستتعلم يوم الإثنين) ، تُنسب فكرة الكون المتوسع عمومًا إلى إدوين هابل في ورقة بحثية شهيرة نُشرت في عام 1929. ومع ذلك ، لم يكن هابل ليتوصل إلى هذا الاستنتاج بدون الكثير من العمل الأرضي الذي قام به أحدهم. فيستو سليفر ، عالم فلك من فلاغستاف ، أريزونا. قام سليفر بحساب السرعات لعدد من الأجسام الغامضة البعيدة ذات الطبيعة غير المعروفة (السدم & ldquospiral nebulae & rdquo) ووجد أنها لم تكن تتحرك أسرع بكثير من الأجسام الموجودة في مجرتنا فحسب ، بل كانت جميعها تتحرك بعيدًا عنا! لم يكن يعرف بالضبط ما هي هذه الأجسام ، قام هابل بقياس مسافاتها واكتشف الكثير لدهشته أنها تقع بالفعل خارج مجرة ​​درب التبانة. علاوة على ذلك ، عندما جمع نتائج سليفر ورسكووس مع قياساته الخاصة ، اكتشف علاقة خاصة جدًا بين مسافة مجرة ​​بعيدة والسرعة التي تنحسر بها ، مما أدى به إلى بعض الاستنتاجات المذهلة. بالنسبة لمهمتك ، لديك مهمة مثيرة تتمثل في استكشاف هذه العلاقة وآثارها ، ولكن أولاً وقبل كل شيء خلفية أكثر قليلاً.

كيف قام هابل وأمبير سليفر بحساب سرعات الأجسام (وكيف نقوم بذلك اليوم)؟ استخدموا فكرة الانزياح الأحمر الكوني. الانزياح الأحمر الكوني هو زيادة في الطول الموجي للفوتون بسبب توسع الفضاء. بعبارة أخرى ، يتحول الضوء القادم من المجرات البعيدة نحو النهاية الحمراء للطيف الكهرومغناطيسي لأن تلك المجرات تبتعد عنا مع توسع الكون. تعرض جميع المجرات تقريبًا هذا الانزياح نحو الأحمر وهناك علاقة مباشرة بين الانزياح الأحمر للمجرة والسرعة التي تنحسر بها. لذا ، إذا تمكنا من قياس الانزياح نحو الأحمر ، فيمكننا تحديد السرعة. كيف نقيس الانزياح الأحمر؟ من خلال النظر إلى الخطوط الطيفية للمجرات وقياس مدى تحول هذه الخطوط الطيفية من حيث ستكون إذا كانت المجرة لا تتحرك.

REDSHIFT OF GALAXY SPECTRA: (الشكل الأول = صورة الزلة ، الشكل الثاني = التخطيطي)

الآن ، كلما زاد إزاحة الخطوط ، زادت سرعة الجسم. يمكن التعبير عن ذلك كمعادلة تتضمن ثلاثة متغيرات:
1. سرعة الضوء c = 300000 كم / ثانية
2. سرعة المجرة ، v ، معبراً عنها بالكيلومترات / ثانية
3. الانزياح الأحمر ، z
حيث z = (الطول الموجي لخط طيفي معروف في طيف الجسم - الطول الموجي لنفس الخط الطيفي في الطيف الشمسي) مقسومًا على الطول الموجي للخط في الطيف الشمسي.

كما ناقشنا في الفصل ، z = v / c ، أو إعادة ترتيب التعبير v = z * c. لذا ، يمكننا استخدام الانزياح الأحمر للخطوط الطيفية لحساب سرعة انحسار المجرات!

بمجرد أن حصل هابل على سرعات لمجراته ، كان قادرًا على إنشاء رسم تخطيطي لسرعة الركود مقابل المسافة. بالنظر إلى الرسم التخطيطي الخاص به ، لاحظ هابل أنه كلما زادت المسافة إلى المجرة ، زادت سرعة انحسارها. أدرك هابل أن هذه العلاقة تتماشى مع الكون الآخذ في الاتساع. علاوة على ذلك ، إذا كان كل شيء يتحرك بعيدًا مع تقدم الوقت ، إذا عدنا إلى الوراء في الوقت المناسب ، فسيكون كل شيء أقرب معًا. هذا يتوافق مع الكون الذي نشأ في انفجار من نقطة واحدة & ndashTHE BIG BANG. تشير العلاقة أيضًا إلى عصر الكون !!

باختيار 10 مجرات من اختيارك من كتابك ، ستجد مسافاتها وانزياحاتها الحمراء وسرعاتها ، وقم بإنشاء مخطط "yournamehere" واحسب عمرك للكون!

تتكون هذه المهمة من 5 أجزاء:

الجزء 1. اختر 5 مجرات من ص. 300-309 من نصك و 5 مجموعات مجرات من الصفحات 318-323 (لما مجموعه 10 كائنات) مع الشرط التالي: لا تختر أندروميدا أو القوس القزم أو المثلث أو المجموعة المحلية (أنت & rsquoll ترى السبب في الجزء 5 ).

قم بإعداد جدول بيانات Excel (أو Numbers إذا كنت من مستخدمي mac) وأنشئ جدولاً يحتوي على أعمدة لاسم المجرة (أو الكتلة) والمسافة والانزياح الأحمر والسرعة. إذا لم تكن مرتاحًا لاستخدام Excel ، فراجع صفحات تعليمات LITS أو شارك في ورشة عمل Excel الخاصة بهم. تأكد من احتواء جدولك على عناوين أعمدة تتضمن وحدات عند الاقتضاء! أدخل المسافة إلى كل من مجراتك باللاي (سنوات ضوئية) أو ملي (مليون سنة ضوئية) في عمود المسافة.

الآن إذا كان لدينا تلسكوب كبير لطيف وجهاز طيف تحت تصرفنا ، فقد أميل إلى إرسالك لمراقبة مجراتك وقياس الانزياح الأحمر ولكن لحسن الحظ ، لا يتعين عليك القيام بذلك - يمكنك الاستفادة من نتائج العلماء الآخرين وعملهم! هذا الموقع هو عبارة عن قاعدة بيانات كبيرة من المؤلفات المجمعة حول جميع الكائنات خارج المجرة ذات الأسماء والمواقف والانزياحات الحمراء المؤكدة. ما عليك سوى إدخال اسم الكائن الخاص بك ضمن معلمات الإدخال واضغط على Enter (أو انقر فوق إرسال). يجب أن ترى جدولًا نصيًا بسيطًا للغاية أسفل السطر الأفقي الأول ويكون الإدخال السابع هو الانزياح الأحمر:

سجل هذه الانزياحات الحمراء في طاولتك. في بعض الحالات ، قد يكون الاسم الذي يظهر مختلفًا - يمكنك دائمًا التحقق من أرقام & ldquocatalog في كتابك (المدرجة أعلى المسافة مباشرةً) للتأكد من أنها نفس الشيء بالفعل. يمكنك أيضًا إجراء البحث باستخدام أرقام الكتالوج بدلاً من الاسم.

بنهاية الخطوة 1 ، يجب أن يبدو الجدول الخاص بك كما يلي (تذكر أن الانزياح الأحمر بلا أبعاد):


الجزء 2. قبل أن نتمكن من حساب عمر الكون ، نحتاج إلى الحصول على السرعات من الانزياحات الحمراء! تذكر ، v = c * z ، z لا تحتوي على وحدات ، و c = 300000 كم / ثانية ، لذا كل ما علينا فعله هو ضرب c و z و rsquoll نحصل على السرعة بالكيلومتر / ثانية!

للقيام بذلك في التفوق ، تريد استخدام قدرة الوظيفة. حدد الخلية الأولى في عمود السرعة (D2 في حالتي) واضغط على زر الوظيفة. يجب أن يظهر هذا في نافذة (تسمى عادةً محرر الصيغة) والتي ستسمح لك بكتابة صيغة. C هو عمود الانزياح الأحمر الخاص بي ، لذا للحصول على سرعة الكائن 2 ، كل ما علي فعله هو إدخال = C2 * 300000. ثم لتكرار الحساب للكائنين الآخرين (9 في حالتك) ، ما عليك سوى تحديد الخلايا المتبقية في العمود D واستخدام وظيفة & ldquofill down & rdquo (ضمن قائمة الإدراج) التي يجب أن تقوم بكل الرياضيات نيابة عنك! (مرة أخرى ، احصل على المساعدة من LITS أو مني أو من مساعدي المساعدة إذا كنت تواجه مشكلة.)

بنهاية الخطوة 2 ، يجب أن يبدو الجدول كما يلي:
(ملاحظة ، يمكنك اختيار إدخال مسافاتك في Mly بدلاً من ly)

الجدول المكتمل هو ما تحتاجه لتسليمه للخطوتين 1 و 2 (20 نقطة)

الجزء 3. الآن تحتاج إلى رسم المسافة والسرعة لمعرفة ما إذا كان الكون لا يزال يتمدد! حدد عمود المسافة (العمود B هنا) وعمود السرعة (العمود D هنا) وانتقل إلى Insert & gt Chart الذي سيظهر معالج الرسم البياني. من قائمة نوع المخطط ، حدد XY Scatter (لا تريد خطوطًا تربط نقاطك). بمجرد ظهور الرسم البياني ، يجب تسميته "مخطط هابل" أو "مخطط [YOURNAMEHERE]." تأكد أيضًا من تسمية المحاور بالمتغير والوحدات الصحيحة. لاحظ أن بعض إصدارات Excel ستضع افتراضيًا العمود الأول الذي تحدده على المحور x والعمود scond على المحور الصادي ، لذا تأكد من وضعها بالترتيب الصحيح في الجدول. إذا لم تتذكر أي متغير يسير على أي محور ، فتحقق من ملاحظاتك من الفصل أو اقرأ القسم الخاص بتوسيع المساحة في الكتاب المدرسي (ص 42-43).

الرسم البياني المكتمل (مخطط هابل!) هو ما تحتاجه للخطوة 3 (10 نقاط)

الجزء 4. أنت الآن جاهز لحساب ثابت هابل الخاص بك (ثابت ليفين في حالتي) وعمر الكون. تذكر أن قانون Hubble & rsquos هو V = Ho * D حيث V هي السرعة (الوحدات = km / s) ، Ho هو & ldquoyour name هنا & rdquo ثابت (الوحدات = km / s / Mpc) ، و D هي المسافة (الوحدات = Mpc) حيث Mpc لتقف على Megaparsec. هذه هي معادلة الخط - بشكل فعال نفس الخط الذي أنشأته في الرسم البياني الخاص بك! للعثور على ثابتك ، كل ما عليك فعله هو إيجاد ميل خطك وضربه في 3،260،000 (إذا استخدمت ly) أو 3.26 (إذا استخدمت Mly) لوضعه في الوحدات الصحيحة نظرًا لوجود مليون سنة ضوئية في ملي و 3.26 سنة ضوئية في فرسخ واحد. يحتوي كل من Excel و amp Numbers على وظائف منحدر مضمنة تعمل بنفس الطريقة إلى حد كبير. حدد خلية فارغة وانتقل إلى محرر الصيغة (أو ابحث في وظيفة المنحدر). تريد بعد ذلك كتابة نطاقي Y و X للجدول الذي تريد العثور فيه على المنحدر بين قوسين. لذلك سيبدو مثالي على النحو التالي:

عندما أضغط على زر الإدخال ، أحصل على إجابتي في خليتي الفارغة سابقًا (E2):


بالطبع هذا هو ثابت ليفين الخاص بي بالكيلومتر / ثانية / لي ولكننا نريد الإجابة بالكيلومتر / ثانية / متر مكعب ، لذلك كل ما نحتاج إليه هو مضاعفة الرقم في E2 في 3،260،000 ولدينا ثابتنا (82.2 km / s / Mpc في حالتي.)

أخيرًا ، لحساب عمر الكون الخاص بي ، أنا بحاجة فقط لإيجاد 1 / Ho. لكن امسك خيولك! إذا قسمت 1 / (82.2 km / s / Mpc) ، فسأحصل على رقم أقل من 1 في وحدة مجنونة - وهذا لا يعني & rsquot لعمر الكون! السبب هو أنني بحاجة إلى وحدات المسافة المزعجة هذه في الثابت للإلغاء وأحتاج أيضًا إلى تحويل الثواني في ثابت ليفين إلى سنوات. يمكن تحقيق ذلك عن طريق قسمة إجابتي وضربها في عوامل التحويل التالية: 3.1 × 10 ^ 19 كم / ميجاباسك و 3.15 × 10 ^ 7 ثوانٍ في السنة ، من أجل معرفة عمر الكون بالسنوات. (ملاحظة: أنا أستخدم x10 ^ XX للإشارة إلى التدوين العلمي. لاحظ أيضًا أن "*" أدناه يشير إلى الضرب)

لتلخيص هذا الحساب:

ثباتك بالكيلومتر / ثانية / Mpc = المنحدر * 3.26 (* 1،000،000 إذا كنت تستخدم ly)

عمر الكون بالسنوات = (1 / yourconstant km / s / Mpc) * [3.1x10 ^ 19 km / Mpc] / [3.15 x 10 ^ 7 s / yr]

بالنسبة للخطوة 4 ، تحتاج إلى تحويل القيمة الخاصة بك لمنحدر الرسم البياني الخاص بك ، وقيمتك لثابتك ، وقيمتك لعصر الكون ، وتعليقاتك حول ما إذا كانت إجابتك منطقية ، باستخدام الفقرات القليلة الأولى من هذا دخول ويكيبيديا كمرجع.

تأكد من إظهار عملك. (10 نقاط)

بالنسبة للجزء الخامس ، تحتاج إلى تقديم إجابات للأسئلة التالية (نقطتان لكل منهما):

1. ما نوع الأطياف التي استخدمها سليفر لإيجاد السرعات؟ كيف يمكنك تحديد هذا النوع من الطيف؟

للأسئلة 2-4 ، ارجع إلى قاعدة البيانات خارج المجرة وابحث عن الانزياح الأحمر لاختيارك لمجرات Triangulum أو Andromeda أو Sagittarius dwarf galaxies.


2. ما المجرة التي اخترتها وما القيمة التي وجدتها؟

3. ما الذي تلاحظه في هذه القيمة؟

4. ما رأيك في أنها تعني حركة هذه المجرة؟


رصيد إضافي اختياري - للحصول على 5 نقاط إضافية كحد أقصى ، اشرح لماذا يعطي أخذ معكوس ثابت هابل عمرًا للكون ويدل على الانفجار العظيم.


حلول كتب علمية إضافية

مقدمة في العلوم الفيزيائية

آفاق: استكشاف الكون (قائمة دورات MindTap)

الفيزياء للعلماء والمهندسين

الفيزياء للعلماء والمهندسين ، تحديث التكنولوجيا (لم يتم تضمين رموز الوصول)

الكيمياء والفاعلية الكيميائية أمبير

الكيمياء لطلاب الهندسة

العلوم البيئية (قائمة الدورات MindTap)

الكيمياء والفاعلية الكيميائية أمبير

التغذية: المفاهيم والخلافات - كتاب مستقل (MindTap Course List)


3 إجابات 3

سرعة الهروب هي السرعة الدنيا الممكنة بحيث تفلت من بئر الجاذبية. لدينا من الحفاظ على الطاقة: $ E = K + U = frac <1> <2> mv ^ 2 - frac $

لنفترض أن الطاقة الأولية والنهائية $ E_1 $ و $ E_2 $. للهروب ، عليك التأكد من أن سرعتك تتجاوز الطاقة الكامنة بالكامل. أقصى طاقة محتملة ممكنة ، هي الحالة $ U = 0 $ ، والتي تحدث $ r to infty $. في جميع الحالات الأخرى ، لدينا $ U & lt 0 $ ، وبالتالي فإن $ U = 0 $ هو الحد الأقصى. إذا كانت طاقتك الحركية أكبر من هذا الحد الأقصى ، فقد هربت. لذا ، دعونا نتأكد من هذا. بافتراض أن طاقتك الأولية هي: $ E_1 = K_1 + U_1 = K_2 + U_2 = E_2 $

كحد أقصى ، لدينا $ U_2 = 0 $ ، ثم: $ K_1 + U_1 = K_2 quad implies quad K_1 = K_2 - U_1 $

لذا ، إذا كانت لديك طاقة حركية $ K_1 $ ، فإنك تهرب. كما أشرت ، تحدث الأشياء في النهاية على أنها $ r to infty $ وبالتالي $ E_2 = E_ infty = K_ infty + U_ infty $. وبالتالي: $ K_2 = K_ infty $. وهذا يعني أن هذه ستكون طاقتك الحركية إلى ما لا نهاية. $ K_1 = K_ infty - U_1 quad implies quad frac <1> <2> mv ^ 2 = frac <1> <2> mv_ infty ^ 2 + frac $

السرعة التي تحتاجها للهروب ، بحيث يكون لديك ، عند اللانهاية ، السرعة $ v_ infty $ هي: $ v = sqrt> $

عند $ v_ infty = 0 $ ، تستعيد الحد الأدنى للسرعة التي تحتاجها للهروب. نظرًا لأنه الحد الأدنى ، فإن سرعتك عند اللانهاية ستكون صفرًا. بمجرد وصولك إلى اللانهاية ، بغض النظر عما إذا كانت لديك سرعة أم لا ، فإنك تهرب ، وعندها تكون طاقتك الكامنة صفرًا.


هل يمكننا قياس تسريع مجرتنا عبر الفضاء؟

ربما كنت جالسًا ساكنًا ، أليس كذلك؟ خاطئ ، خاطئ تماما. لست فقط في مدار دائري ، ولكنك أيضًا تسافر حوالي 70000 ميل في الساعة حول نجم ، في مجرة ​​، كما تشير الملاحظات ، تبحر عبر الفضاء بسرعة تزيد عن مليون ميل في الساعة.

إذا بدت الأرقام المذكورة أعلاه صادمة ، فلا ينبغي أن تكون كذلك. تبدو قوانين الفيزياء وتشعر بنفس الشيء بالنسبة لأي جسم طالما أنه لا يتسارع ، بالطريقة التي لا تشعر بها أن السيارة تسير بسرعة ثابتة تبلغ 60 ميلاً في الساعة إلا إذا نظرت من النافذة. لكن هذا أيضًا يجعل من الصعب قياس سرعة مجرتنا من هنا على الأرض. يعتمد الرقم الذي يزيد عن المليون ميل في الساعة على قياسات كيفية تحرك الأجسام الأبعد في الكون مقارنة بنا ، لكن العلماء يريدون محاولة قياس تسارعنا من خلال النظر إلى المزيد من الأجسام القريبة.

أوضح كريستيان مارينوني ، أستاذ الفيزياء في جامعة إيكس مرسيليا في فرنسا ، لـ Gizmodo: "تجذبنا الكتل المجاورة ، والمجرات ، ومجموعات المجرات ، والعناقيد المجرية الفائقة". "تجذبنا الجاذبية في اتجاه معين من السماء ، وقد تتغير هذه السرعة بمرور الوقت. هل يمكننا قياس هذا التسارع؟ "

قام العلماء برسم خريطة للسماء بناءً على أبعد ضوء متاح ، يسمى الخلفية الكونية الميكروية. كان هذا الضوء القديم قد انزياح نحو الأحمر ، حيث تمدد الفضاء نفسه وامتد الضوء إلى أطوال موجية أطول. لكن الضوء كان ممتدًا في اتجاه واحد أكثر من الآخر ، مما كشف أن الأرض كانت تسير ، بالنسبة لبقية الكون ، بسرعة 600 كيلومتر في الثانية ، أو 1.34 مليون ميل في الساعة.


شاهد الفيديو: سرعة الافلات الهروب (شهر فبراير 2023).