Atmosphere/pt

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As pressões para todas as atmosferas
Planetas Luas
TinyEve.png Eve TinyKerbin.png Kerbin TinyLaythe.png Laythe
TinyDuna.png Duna TinyJool.png Jool

A atmosfera de um corpo celeste retarda o movimento de qualquer objeto que passa por ele, uma força conhecida como arrasto atmosférico (ou simplesmente drag, em inglês). Uma atmosfera também permite a elevação aerodinâmica. Os corpos celestes com atmosferas são os planetas Eve, Kerbin, Duna e Jool, bem como Laythe, uma das luas de Jool. Apenas Kerbin e Laythe têm atmosferas que contêm oxigênio e, portanto, produzem ar de admissão para motores à jato funcionarem.

Atmosferas permitem aerofrenagem, que utiliza a própria atmosfera é mais fácil para pouso. No entanto, uma atmosfera faz decolar de um planeta mais difícil e aumenta a altitude mínima de uma órbita estável.

Arrasto

Um Command Pod Mk1-2 com um pára-quedas MK16-XL sendo retardado por arrasto na atmosfera de Kerbin.

No jogo, a força de arrasto atmosférico (FD) é modelado como se segue:[1]

F_{D}=0.5\,\rho \,v^{2}\,d\,A

onde ρ é a densidade atmosférica (kg/m3), V é a velocidade do navio (m/s), d é o coeficiente de arrasto (adimensional), e A é a cross-sectional area (m2).

Note-se que a área de secção transversal não é realmente calculado no jogo. Em vez disso é Supõe-se que é directamente proporcional à massa, que é uma simplificação irrealista feita por KSP. o parâmetro FlightGlobals.Múltiplo arrastro indica que a relação de proporcionalidade é 0.008 m2/kg, assim:

A=0.008\cdot m

onde M é a massa do navio (kg).

A densidade atmosférica ρ é diretamente proporcional à pressão atmosférica (p da unidade atm), que é uma função da altitude, a pressão da atmosfera em altitude 0 (p0), e altura escala (H):

{\begin{aligned}p&=p_{0}\cdot e^{{\frac  {-altitude}{H}}}\\\rho &=1.2230948554874{\frac  {{\text{kg}}}{{\text{m}}^{3}\cdot {\text{atm}}}}\cdot p\end{aligned}}

em que p é aqui em unidades atm, e ρ em kg/m3. O fator de conversão de 1.2230948554874 kg/(m3·atm) é dado pela FlightGlobals.getAtmDensity(1.0), que retorna a densidade a 1 atmosfera (do nível do mar em Kerbin) de pressão.

O coeficiente de arrasto ( d ) é calculada como a média ponderada de massa dos valores max_drag de todas as partes na nave. Para a maioria das naves sem pára-quedas implantados, d será muito próximo de 0,2, uma vez que este é o valor max_drag da grande maioria das peças. Além disso, um grupo da mesma parte tem sempre o mesmo coeficiente de arrasto.

Como um exemplo, o coeficiente de arrasto para uma embarcação que consiste simplesmente de um Mk1-2 comando Pod (massa 4, arraste 0,2) e um implantado Mk16-XL Parachute (massa 0.3 arraste 500) é:

{\frac  {4\cdot 0.2+0.3\cdot 500}{4+0.3}}=35.07

A velocidade terminal

A velocidade terminal de um objeto que cai através de uma atmosfera, é a velocidade a que a força da gravidade é igual à força de arrasto. Mudanças velocidade terminal em função da altitude. Com tempo suficiente, um objeto caindo na atmosfera vai desacelerar a velocidade terminal e, em seguida, permanecer em velocidade terminal para o resto de sua queda.

Velocidade terminal é importante porque é ela que descreve a quantidade de velocidade que uma nave espacial deve queimar quando estiver perto do chão, e também representa a velocidade com que uma nave deve estar viajando para cima durante uma subida de combustível ideal.


A força da gravidade (FG) é:

F_{G}=m\cdot a=m\cdot {\frac  {GM}{r^{2}}}

onde M ainda é a massa do navio, G é o constante gravitacional, M é a massa do planeta, e R é o distância do centro do planeta para o objeto em queda.

Para encontrar a velocidade terminal, montamos FG equal to FD:

{\begin{aligned}m\cdot {\frac  {GM}{r^{2}}}&=0.5\cdot \rho \cdot v^{2}\cdot d\cdot \left(0.008{\frac  {{\text{m}}^{2}}{{\text{kg}}}}\cdot m\right)\\{\frac  {GM}{r^{2}}}&=0.004{\frac  {{\text{m}}^{2}}{{\text{kg}}}}\cdot \rho \cdot v^{2}\cdot d\\v&=v_{T}={\sqrt  {{\frac  {250{\frac  {{\text{kg}}}{{\text{m}}^{2}}}\cdot GM}{r^{2}\cdot \rho \cdot d}}}}\end{aligned}}

Partindo do princípio de d é de 0,2 (o que é uma boa aproximação, pára-quedas previstas não estão em uso), isso simplifica a:

v_{T}={\sqrt  {{\frac  {1250{\frac  {{\text{kg}}}{{\text{m}}^{2}}}\cdot GM}{r^{2}\,\rho }}}}

Para o pod Mk1-2 e exemplo de pára-quedas Mk16XL foto acima, o coeficiente de arrasto é 35,07, pelo que a sua velocidade terminal ao nível do mar em Kerbin (que é 600 & nbsp; km do centro de Kerbin) é:


v_{T}={\sqrt  {{\frac  {250{\frac  {{\text{kg}}}{{\text{m}}^{2}}}\cdot GM}{r^{2}\,\rho \cdot 35.07}}}}
\rho =1.2230948554874{\frac  {{\text{kg}}}{{\text{m}}^{3}\cdot {\text{atm}}}}\cdot 1{\text{atm}}\cdot e^{{\frac  {-0{\text{m}}}{5000{\text{m}}}}}
v_{T}={\sqrt  {{\frac  {250{\frac  {{\text{kg}}}{{\text{m}}^{2}}}\cdot 6.674\cdot 10^{{-11}}{\frac  {{\text{m}}^{3}}{{\text{kg}}\cdot {\text{s}}^{2}}}\cdot 5.2915793\cdot 10^{{22}}\operatorname {kg}}{(600000\operatorname {m})^{2}\cdot 1.2230948554874{\frac  {{\text{kg}}}{{\text{m}}^{3}}}\cdot 35.07}}}}=7.56{\frac  {{\text{m}}}{{\text{s}}}}

Exemplos

Altitude (m) vT (m/s)
Eve Kerbin Duna Jool Laythe
0 58,385 100,13 212,41 23,124 115,62
100 58,783 101,01 214,21 23,162 116,32
1000 62,494 109,30 231,16 23,508 122,83
10000 115,27 240,52 495,18 27,272 211,77

On-rails de física

Se uma nave é "on rails" (ou seja, é mais do que 2.25  km a partir do navio-controlado ativamente) e sua órbita passa através da atmosfera de um planeta, uma das duas coisas vai acontecer com base na pressão atmosférica em altitude do navio:

  • Abaixo de 0.01  atm: nenhum arrasto atmosférico ocorrerá e a nave será completamente afetada.
  • 0.01  atm ou acima: a nave irá desaparecer.

A tabela a seguir mostra a altitude desta 0,01  atm para cada corpo celeste com uma atmosfera:

Body Altitude (m)
Eve 44 745
Kerbin 25 789
Duna 10 814
Jool 219 397
Laythe 32 755

Altura atmosférica

A altura atmosférica depende da altura escala do corpo celestial e é onde 0.000001th (0.0001%) de a superfície de pressão está permanecendo assim a pressão atmosférica na fronteira não é constante. Tecnicamente, uma nave em órbita de Jool pode ir mais baixo para a atmosfera (ou a atmosfera começa a partir de uma pressão mais elevada).

alt_{{{\text{atmospheric height}}}}=-ln\left(10^{{-6}}\right)\cdot {\text{scale height}}
p_{{{\text{atmospheric height}}}}=p_{0}\cdot 10^{{-6}}

A atmosfera de Kerbin termina em 0.000001 & nbsp; atm e calcular onde os outros corpos celestes devem ter a altura atmosférica:

alt_{{{\text{atmospheric height (real)}}}}=-ln\left({\frac  {10^{{-6}}}{p_{0}}}\right)\cdot {\text{scale height}}

Veja também

Notes

  1. http://forum.kerbalspaceprogram.com/showthread.php/5235-Atmospheric-drag?p=88804&viewfull=1#post88804