poistumisnopeutta

Poistumisnopeus (escape velocity) on miniminopeus, jolla kappale voi irrota gravitaatiokentästä ja saavuttaa lopulta äärettömän etäisyyden ilman, että siihen tarvitsee jatkuvaa lisävoimaa. Käytännössä se määrittelee, millä nopeudella energiaema voidaan ylittää siten, että kappaleen kineettinen energia vastaa gravitaatiopotentiaalienergiaa.

Määritelmä ja kaava: Poistumisnopeus v_esc riippuu massasta M ja etäisyydestä keskipisteestä r, sekä gravitaatiokentän vakiosta G. Yksinkertaisessa, sääntelemättömässä tilassa pätee v_esc = sqrt(2GM/r). Tämä voidaan tulkita siten, että kappaleen spesifinen mekanienergia on nolla: v^2/2 - GM/r = 0. Oletuksina ovat tasainen gravitaatiokenttä ja ilmanvastuksen (tai muiden voimien) sivuuttaminen.

Ominaisuudet ja esimerkit: Poistumisnopeus riippuu etäisyydestä. Esimerkiksi Maan pinnalta se on noin 11,2 kilometrag/s, mikä vastaa noin 40 000 kilometriä tunnissa. Etäisyyden kasvaessa v_esc pienenee, koska v_esc ∝ 1/√r. Muun taivaankappaleen kohdalla arvot eroavat sen massan mukaan: Kuun pinnalta v_esc on noin 2,38 km/s, ja Marsin pinnalta noin 5,0 km/s. Käytännössä ilmakehän ilmanvastus ja muut voimavaikutukset nostavat tarvittavaa nopeutta laukaisuvaiheessa.

Käyttö ja konteksti: Poistumisnopeutta käytetään avaruuslennöiden suunnittelussa, kuten lentoreittien, polttoaineen määräytymisen ja gravitaatiokenttien vaikutusten arvioinnissa. Se on keskeinen käsite astrofysiikassa ja planeettatieteissä, kun tarkastellaan kappaleen irtoamista planeetan tai muun aurinkokunnan kehästä.