Voyager aurinkokunnan rajalla

[Psykopatologia]

Prisma: Voyager aurinkokunnan rajalla

Prisma: Voyager aurinkokunnan rajalla (5 pv jäljellä)
Kesto: 49 min http://areena.yle.fi/tv/2127131

Vuonna 1977 avaruuteen laukaistu avaruusluotain Voyager on kauimmaksi koskaan matkannut ihmisen tekemä esine.
Millaisia havaintoja Voyager on taipaleeltaan Maahan lähettänyt ja mitä on vielä odotettavissa? T: BBC.

Esitetty: Ma 10.2.2014 klo 19.00 Yle TV1

[Psykopatologia]

En ymmärrä ko. katapulttivaikutusta.

[Kyllästynyt]

En ymmärrä ko. katapulttivaikutusta.

Täytä muovipussi vedellä ja solmi pussin pää tiukkaan kiinni.
Pistä neulalla reikä (siihen vedellä täytettyyn) pussiin ja pyöritä pussia vinhasti laajassa kaaressa.

Oletan, että (siitä vedellä täytetyn) pussin reiästä ruikkii vettä sitä kauemmas, mitä kiivaammin sinä pussia (sitä...) pyörität.

[Psykopatologia]

Käykö kus?

[Kahvi]

En ymmärrä ko. katapulttivaikutusta.

Se katapulttaava planeetta ottaa luotaimen hetkeksi haltuunsa samalla lailla kuin reikäistä pissapussia pyörittävä palstalainen. Vähän niinkuin pissipussin nappaisi sen lähestyessä ja ote pidäkään kuin hetken -> katapulttivaikutus.

[Psykopatologia]

En ymmärrä ko. katapulttivaikutusta.

Se katapulttaava planeetta ottaa luotaimen hetkeksi haltuunsa samalla lailla kuin reikäistä pissapussia pyörittävä palstalainen. Vähän niinkuin pissipussin nappaisi sen lähestyessä ja ote pidäkään kuin hetken -> katapulttivaikutus.

Vaikka ote pitääkin vain hetken, vaikuttaa "vauhdittavan" planeetan vetovoima pakenevaan objektiin hidastavasti jatkossa.
Mistä tulee "ylimääräinen" energia, jolla pakeneva objekti irtoaa vauhdittavan vetovoimakentästä?

[Kahvi]

Vaikka ote pitääkin vain hetken, vaikuttaa "vauhdittavan" planeetan vetovoima pakenevaan objektiin hidastavasti jatkossa.
Mistä tulee "ylimääräinen" energia, jolla pakeneva objekti irtoaa vauhdittavan vetovoimakentästä?

Olettaisin, että "vetovaiheessa" lisääntynyt nopeus aikaansaa sen, että painovoimakentästä poistutaan nopeammin kuin sinne tullaan -> katapulttivaikutus. Eli vaikka painovoimakenttä kyllä hidastaa poistuvan objektin nopeutta, niin objekti ei ole tuon hidastavan vaikutuksen alaisena niin kauan kuin se on painovoimakentän nopeuttavan vaikutuksen alaisuudessa.

[Psykopatologia]

Flmin alussa on jotain selitystä; tyityisi katsoa uudestaan.

Foorumilla ei taida olla fyysikoita?

[Kahvi]

No jos sen ajattelisi niin, että luotaimen ja planeetan välillä on kuminauha painovoiman tilalla. Tuo kuminauha "tarttuu" luotaimeen kiinni kun se tulee tarpeeksi lähelle planeettaa ja alkaa kiskoa kiihtyvällä voimalla luotainta kohti planeettaa -> luotaimen nopeus kasvaa. Luotaimen rata on vaan sellainen, että gumminauha ei kisko sitä päin planeetan kamaraa, vaan ohi siitä.
Ohittaessaan kuminauha myös muuttaa luotaimen suuntaa ja kun luotain on kaartanut planeetan ohi (alkuperäistä suuremmalla vauhdilla), niin se tietenkin pyrkii singahtamaan ratamuutoksen osoittamaan suuntaan. Tässä vaiheessa kuminauha tietysti alkaa jarruttamaan luotaimen vauhtia, mutta mennään jo niin vinhasti, että kuminauha katkeaa (so painovoima ei pysty pysäyttämään luotainta kiertoradalleen tai hidastamaan sen nopeutta takaisin alkuperäiseen).

Oleellista on siis se a i k a minkä luotain viettää planeetan painovoimakentässä lähestyessään ja poistuessaan siitä. Lähestyessään viettää pidemmän ajan kuin poistuessaan, koska poistuessa nopeus on suurempi. Suurempi nopeus tarkoittaa myös potenssiin kaksi suurempaa liike-energiaa (= puoli kertaa massa kertaa nopeuden neliö). Planeetan painovoima (kuminauha) siis kyllä jonkin verran hidastaa poistuvaa luotainta, mutta kasvaneen liike-energian takia ei pysty täysin sitä jarruttamaan alkuperäiseen nopeuteen - absoluuttinen nopeudenlisäys on totta.

Ja ei, en ole fyysikko. Newtonilaisesta fysiikasta ymmärrän kuitenkin alkeet.

Googlata voi sanalla "painovoimalinko" mutta esim Wikipedian artikkeli esittelee epämääräistä tennispallovertausta tässä asiassa.

[Kyllästynyt]

Käykö kus?

Kokeile.

[Psykopatologia]

Energiaa ei tule tyhjästä. Luotain käyttää omaa rakettimoottoria irtautuakseen
planeetan vetovoimakentästä. Nykyisen ymmärrykseni mukaan irtautumista voi
auttaa vain toisen planeetan veto.

[Kahvi]

Energiaa ei tule tyhjästä. Luotain käyttää omaa rakettimoottoria irtautuakseen
planeetan vetovoimakentästä. Nykyisen ymmärrykseni mukaan irtautumista voi
auttaa vain toisen planeetan veto.

Eihän se energia tule painovoimalingossakaan tyhjästä. Planeetta luovuttaa omaa energiastaan luotaimelle energiaa. On vain niin, että kun planeetan ja luotaimen massojen ero on ..öö.. järkyttävän käsittämättömän hirmuinen, niin planeetalle energian menetys on merkitykseltään olemattomampi kuin se kuuluisa pieru Saharassa, mutta luotaimelle saatu lisäenergia on sen nopeuden kannalta erityisen merkityksellinen.

Vähän sama energian siirtyminen siis kuin vanhemman työntäessä vauhtia pyöräilemään opettelevalle pikkulapselle: vanhemmalle työntö on käytännössä merkityksetön, mutta lapsen kannalta saatu lisänopeus on merkityksellinen.

[Psykopatologia]

Ainakin tuossa esimerkissä on lisäenergia.

En ymmärrä, miten "aika" voi olla olennainen tekijä (edellä).
Eihän kappale varastoi energiaa?

[Kyllästynyt]

Liike-energiakin on energiaa.

[Psykopatologia]

http://fi.wikipedia.org/wiki/Painovoimalinko

[Kahvi]

Ainakin tuossa esimerkissä on lisäenergia.

En ymmärrä, miten "aika" voi olla olennainen tekijä (edellä).
Eihän kappale varastoi energiaa?

Lisäenergiaa ei juu ole siinä merkityksessä, että sitä tulisi tyhjästä - luotain nappaa vain osan planeetan energiasta. Luotaimelle se antaa lisää hirmukyytiä ja planeetalle ko energian menetys ei tunnu missään. Ja juuri liike-energiasta tässä on kysymy-

Liike-energian kaava:



Ajalla on siinä mielessä oleellinen merkitys, että painovoimakentän vaikutuspiirissä oleminen antaa joko lisävauhtia tai hidastaa sitä. Imuvaiheessa ollaan hitaamman nopeuden takia kauemmin, kun taas poistumisvaiheessa ollaan suuremman nopeuden takia vähemmän aikaa. Tämä korostuu sen vuoksi, että painovoima vaikuttaa etäisyyden neliössä, eli jos välimatka puolittuu niin vetovoima nelinkertaistuu.

Painovoiman kaava:


Tuossa ei ole aikaa mukana, mutta se tulee mukaan kun on tietenkin niin, että mitä kauemmin (aika) kappaletta vedetään (kiihdytetään), niin sitä suuremman nopeuden se saavuttaa. Poistumisvaiheessa vice versa, eli painovoima ei ehdi "lunastamaan takaisin" luotaimelle antamaansa liike-energiaa, koska luotain on lyhyemmän ajan painovoiman vaikutuksen alla.

Kuvat Wikipedia:
http://fi.wikipedia.org/wiki/Liike-energia
http://fi.wikipedia.org/wiki/Painovoima

[Psykopatologia]

Kiitos selviyksestä.
Olennaista kai on, että molemmat ovat liikkeessä. Asetetaanko ko. kappaleiden suunnille joitain ehtoja.

Aion koettaa tuota Auroran sillalla.

[Kahvi]

Kiitos selviyksestä.
Olennaista kai on, että molemmat ovat liikkeessä. Asetetaanko ko. kappaleiden suunnille joitain ehtoja.

Aion koettaa tuota Auroran sillalla.

Joo kyllä olennaista on nimenomaan liike, lähinnä planeetan liike eli sen liike-energia. Periaatteessa luotaimella ei aluksi tarvitsisi olla mitään liikettä, riittää että se on lähtötilanteessa planeetan painovoimakentän vaikutuksessa (mutta milläpäs sen sinne ilman liikettä saisi...)

Kappaleiden suunnilla ei sinänsä ole ehtoja periaatteellisen painovoimalingon toimivuuden kannalta, mutta tietenkin sen kannalta on, että mihin luotain linkoutuu. Voyagerien matkahan perustui siihen, että 70-luvulla planeetat sattuivat olemaan juuri sopivissa asennoissa niin, että luotaimet pääsivät linkoamaan itseään planeetalta toiselle. Seuraava tämmöinen planeettain asento on muistaakseni yli 100 vuoden päässä. Joutuivat insinöörit hätsynpikaa tekemään ihan uutta avaruustekniikkaa: sellaista, joka toimii vuosikymmeniä - eikä sellaista, joka toimii muutamia kuukausia. Hyvin onnistuivat.

PP:llä muuten oli ihan fysiikan perusteiden kannalta oikeaoppisia kysymyksiä/ajatuksia, kuten pohdinnat energian häviämättömyydestä ym. Moni ei ajattele noin pitkälle, Wikipedian ko artikkelikin oli vähän lepsu tietyiltä osin.

[Psykopatologia]

Jos natsit ampuisivat tykillä Kuussa olevasta avaruusasemastaan tennispallon kohti Marsia
tarkoituksenaan käyttää planeetan panovoimakenttää matkalla Juppiteriin, niin Marsiinhan
pallo putoaisi, vai kuinka ja miksi?

[Kahvi]

Jos natsit ampuisivat tykillä Kuussa olevasta avaruusasemastaan tennispallon kohti Marsia
tarkoituksenaan käyttää planeetan panovoimakenttää matkalla Juppiteriin, niin Marsiinhan
pallo putoaisi, vai kuinka ja miksi?

Sihtaavat tennispallon kulkemaan hieman ohi Marsin. Silleen sopivasti, että Marsin painovoimakenttä nappaa sen hetkeksi, mutta keskipakovoima* estää putoamisen ja mahdollistaa siis painovoimalingon toiminnan. Tuo keskipakoisvoimahan selittää sen, miksi PP:n pissipussista pyöritettäessä roiskuu nestettä pitkin seiniä.

*Keskipakovoima ei ole oikea voima vaan näennäisvoima. Usein sitä kuitenkin -oikeaoppisesti ja hyväksytysti- käytetään yksinkertaistamaan laskutoimituksia ja/tai ajattelua. Kts http://fi.wikipedia.org/wiki/Keskipakoisvoima