第一、第二、第三宇宙速度都是如何求得的?具体步骤 第一、第二、第三宇宙速度是怎么计算出来的?
\u7b2c\u4e00\u4e8c\u4e09\u5b87\u5b99\u901f\u5ea6\u90fd\u662f\u600e\u4e48\u7b97\u51fa\u6765\u7684\uff1f\u8bf7\u7ed9\u8fc7\u7a0b\u4eb2 \u53ef\u4ee5\u770b\u6559\u79d1\u4e66 \u3002\u3002 \u9ad8\u4e00\u5fc5\u4fee2 \u7269\u7406\u4e66 \u3001\u3001
\u7b2c\u4e00\u5b87\u5b99\u901f\u5ea6\u662f\u4eba\u9020\u536b\u661f\u7684\u6700\u5927\u8fd0\u884c\u901f\u5ea6,\u4e5f\u662f\u4eba\u9020\u536b\u661f\u7684\u6700\u5c0f\u53d1\u5c04\u901f\u5ea6.
\u4eba\u9020\u536b\u661f\u79bb\u5730\u9762\u98de\u884c\u7684\u9ad8\u5ea6\u8d8a\u4f4e,\u5b83\u7684\u8fd0\u884c\u7684\u901f\u5ea6\u662f\u8d8a\u5927\u7684,\u7406\u7531\u662f:\u6839\u636e\u725b\u987f\u7684\u4e07\u6709\u5f15\u529b\u5b9a\u5f8bF=GMm/R^2
\u4ee5\u53ca\u5bf9\u5706\u5468\u8fd0\u52a8\u7684\u7269\u4f53\u800c\u8a00,\u6709F=m*(V^2/R)
\u6240\u4ee5\u6700\u5feb\u7684\u4eba\u9020\u536b\u661f\u4e5f\u5c31\u662f\u8fd1\u5730\u536b\u661f.
\u90a3\u4e48,\u5b83\u98de\u884c\u7684\u8f68\u9053\u7684\u534a\u5f84\u53ef\u4ee5\u770b\u4f5c\u662f\u5730\u7403\u7684\u534a\u5f84.
\u6240\u4ee5,\u6709GMm/R^2=m*(V^2/R)
\u5f97\u5230v=\u221a(GM/R)
\u4ece\u4e0a\u9762\u7684\u5f0f\u5b50\u53ef\u4ee5\u770b\u51fa\uff0c\u5f53GM\u4e00\u5b9a\u65f6,R\u8d8a\u5927,v\u8d8a\u5c0f.
\u628a\u5730\u7403\u7684\u8d28\u91cf,\u5730\u7403\u7684\u534a\u5f84,\u4ee5\u53ca\u4e07\u6709\u5f15\u529b\u5e38\u91cf\u5e26\u8fdb\u53bb\u8ba1\u7b97,\u7b97\u51fa\u6765\u7684\u7ed3\u679c:v\u22487.9km/s
\u8fd9\u4e2a\u901f\u5ea6\u5c31\u662f\u7b2c\u4e00\u5b87\u5b99\u901f\u5ea6,\u4e5f\u5c31\u662f\u8bf4\u4eba\u9020\u536b\u661f\u7684\u6700\u5927\u7684\u8fd0\u884c\u901f\u5ea6\u5c31\u662f\u5b83\u4e86.\u8fd8\u53ef\u4ee5\u6839\u636et=S\u00f7V,\u5f97\u5230\u6700\u5feb\u4eba\u9020\u536b\u661f\u9976\u5730\u7403\u4e00\u5708\u7684\u65f6\u95f4\u662f\u5927\u7ea6\u662f84.4min.
\u7b2c\u4e8c\u5b87\u5b99\u901f\u5ea6\u548c\u7b2c3\u5b87\u5b99\u901f\u5ea6\u9ad8\u4e2d\u662f\u4e0d\u505a\u8981\u6c42\u7684,\u53ea\u9700\u8981\u8bb0\u4f4f\u5c31\u53ef\u4ee5\u4e86.
\u7b2c\u4e8c\u5b87\u5b99\u901f\u5ea6:v=11.2km/s \u7b2c\u4e09\u5b87\u5b99\u901f\u5ea6:v=16.7m/s
在地球表面,物体受到的重力,就等于地球作用在物体上的万有引力
F = G*M*m / r^2 = m*g
约掉m,g = G*M / r^2,M取地球质量,r取地球半径,在表面上嘛(注意单位,要用米而不是千米,下同)
物体的向心加速度,就等于月球的重力加速度g,就是
v^2 / r = g
所以,v = 根号[g*月球半径] = 7.9 km/s
第二宇宙速度
如果学了大学物理,应该知道力的积分就是能量,能量的微分就是力,我就不多作解释了。根据万有引力的公式,那么把一个物体从一处A移到另一处B所需要的能量是
定积分[F(r),(A,B)] = 定积分[G*M*m / r^2,(A,B)] = -G*M*m/r(A) + G*M*m/r(B)
如果把物体m从地球表面移到无穷远,所需要的能量是
-G*M*m/地球半径 + G*M*m/无穷大 = -G*地球质量*m/地球半径
为什么是负的呢?因为物体要吸收能量。先不管符号了,这个能量应该要等于物体的动能
G*地球质量*m/地球半径 = 1/2*m*v^2
约掉m,得 v = 根号[2*G*地球质量/地球半径] = 11.2 km/s
第三宇宙速度
要从地表逃离太阳系,必须有足够的能量脱离地球的引力和太阳的引力,速度和能量的转换是 E = 1/2m*v^2。刚刚所求出的 11.2 km/s,它所对应得能量是“在地表脱离太阳引力的能量”,而第二速度 7.9 km/s 所对应得能量是“在地表脱离地球引力的能量”,两者的能量和所对应的速度,才是真正能够逃离的速度,就是
根号[11.2^2 + 7.9^2] = 13.7km/s
但是目前地球最快的只有10km/s
1、第一宇宙速度:
人造航天器围绕地球运转产生的离心力等于它所受到的地球引力。
2、第二宇宙速度:
人造航天器围绕太阳运转产生的离心力等于它所受到的太阳引力。
3、第三宇宙速度:
要想使人造航天器脱离太阳引力的束缚,航天器必须达到的速度。
4、推导:
第一宇宙速度、第二宇宙速度的推导较容易,且易于理解,就是利用万有引力公式:
天体的质量是M、卫星的质量是m,回转半径是r、万有引力常数是G,卫星的速度是v
卫星受到的万有引力是:G×M×m/(r^2)
卫星圆周运动产生的离心力是:m×(v^2)/r
应有:G×M×m/(r^2)=m×(v^2)/r
化简:G×M/r=v^2
于是:v=√(GM/r)
当M是地球质量、r是地球半径时,计算所得的v,就是第一宇宙速度;
当M是太阳质量、r是太阳半径时,计算所得的v,就是第二宇宙速度。
第三宇宙速度的计算,就比较麻烦了。
以离太阳表面无穷远处为0势能参考面,不考虑地球引力,有:
(1/2)mv^2=GMm/r,r为日地距离
求得v=√(2GM/r)=42.2km/s
已知:地球绕太阳运动的速度是29.8km/s
速度差为:v'=42.2-29.8=12.4km/s
再考虑到:人造航天器发射时必须克服地球引力做功,有:
(1/2)mv^2-GMm/r=(1/2)m(v')^2,这里的v是相对地球的速度,M是地球的质量,r是地球半径
即可计算得到v=16.7km/s
v=根号下2gr其中g可以代表不同星球上的重力加速度,r是不同星球的半径,重力加速度可以有星球质量利用万有引力公式求出。Gm1m2/r^2=m2g
第一宇宙速度成为环绕速度,属于一个极值,恰好能在地球表面做匀速圆周运动
依次类推
根据万有引力定律,GmM/r2=mv2/r
得到v
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