Simulic
Bahasa Indonesia

Meriam Newton 3D – Jatuh Kembali, Mengorbit, atau Lepas dari Bumi

FisikaGravitasi dan astronomiUsia 16–17

Memuat…

Bagikan Laporkan masalah

Tembakkan peluru secara mendatar dari puncak gunung yang sangat tinggi di Bumi 3D. Geraknya dihitung secara numerik dengan gravitasi yang sebanding dengan 1/r²: pada kelajuan rendah peluru jatuh kembali, sekitar 7,9 km/s (dekat permukaan) menempuh orbit lingkaran, lebih cepat lagi orbit elips, dan mulai 11,2 km/s lepas dari Bumi.

Pelajaran: Kelajuan orbit dan kecepatan lepas; lintasan proyektil yang ditembakkan mendatar mengelilingi Bumi

Yang ditunjukkan

Newton membayangkan meriam di atas gunung yang begitu tinggi sehingga hambatan udara dapat diabaikan. Jika ditembakkan pelan, peluru jatuh kembali; jika lebih cepat, permukaan Bumi melengkung menjauh di bawahnya secepat peluru jatuh, sehingga peluru mengelilingi Bumi. Di sini peluru hanya merasakan gravitasi Bumi, F = GMm/r², dan lintasannya dihitung langkah demi langkah dengan metode Runge–Kutta pada bola dunia 3D yang dapat diputar. Kelajuan orbit lingkaran √(GM/r) dan kecepatan lepas √(2GM/r) ditampilkan untuk ketinggian yang dipilih; di dekat permukaan nilainya 7,9 dan 11,2 km/s.

Cara menggunakan

Atur v₀ dan Tinggi gunung h, perkirakan apa yang akan terjadi, lalu tekan Tembak. Tombol v₀ = vI (lingkaran) dan v₀ = vII (lepas) memilih kelajuan tepat untuk ketinggian itu. Centang Simpan orbit untuk membandingkan tembakan menurut warna: merah jatuh, oranye dan hijau elips, kuning lingkaran, biru lepas. Gunakan Percepatan waktu, Jeda, dan Hapus orbit, seret untuk memutar bola dunia, dan tekan Tampilan awal untuk kembali.

Parameter yang dapat diubah

  • Kelajuan tembak v₀ 1–14 km/s
  • Tinggi gunung h 100–2000 km
  • Percepatan waktu (×100) 1–30
  • Simpan orbit dari tembakan sebelumnya

Pertanyaan untuk dijelajahi

  1. Mengapa peluru yang ditembakkan 7 km/s dari ketinggian 400 km jatuh kembali, padahal menempuh ribuan kilometer?
  2. Saat v₀ naik dari kelajuan orbit lingkaran menuju kecepatan lepas, bagaimana titik terjauh dan periodenya berubah?
  3. Berapa perbandingan kecepatan lepas terhadap kelajuan orbit lingkaran, dan apakah bergantung pada ketinggian h?

Simulasi terkait