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重力助推

生活科學趣談

https://youtu.be/JVpf-OfuwM0

重力助推 又稱為重力彈弓效應,可以達到加速或減速的目的(相對於太陽),1997年從地球發射升空的卡西尼-惠更斯號(Cassini–Huygens)即是運用了幾次的重力助推才在2004年順利抵達土星

這種效應仍然符合能量守恆與動量守恆,可以視為彈性碰撞,只是碰撞的過程是藉助重力而非彈力。太空船所增加的動能則是來自於行星所損失的動能,不過由於行星質量遠大於太空船,因此行星速度的變化微不足道

  

中學物理上到一維彈性碰撞時,會提及相對的接近速度等於離開速度。在下圖中,由於行星的速度幾乎不變,因此二者的接近速度是 12+10=22 (km/s),等於二者的離開速度,所以 v – 10=22,得出 v=32 (km/s),這就是為什麼重力彈弓效應可以被應用在節省太空船燃料的原因

在我們日常生活中,大部分的碰撞是屬於非彈性碰撞,也就是有動能的損失而轉變成熱能,比如泡泡足球或碰碰車

不過也有完全非彈性碰撞,也就是離開速度等於零^^

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