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科普:第一宇宙的速度有多快?第一宇宙的速度的由来!

作者:693295245   时间:2016-09-26   热度:   手机版

我们经常会在科幻电影中看到飞船,达到了第一宇宙速度。在高中物理课堂都有学习过一二,知道第一宇宙速度是多少。但是V1=7.9公里/秒,这个数字是怎么来的呢?下面天天奇闻网带您去看看:第一宇宙的速度有多快?第一宇宙的速度的由来!

第一宇宙速度,是指航天器沿地球表面作圆周运动时必须具备的速度,也叫环绕速度。第一宇宙速度两个别称:航天器最小发射速度、航天器最大运行速度。在一些问题中说,当某航天器以第一宇宙速度运行,则说明该航天器是沿着地球表面运行的。按照力学理论可以计算出V1=7.9公里/秒。航天器在距离地面表面数百公里以上的高空运行,地面对航天器引力比在地面时要小,故其速度也略小于V1。第一宇宙速度(V1)物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫做第一宇宙速度。

在做第一宇宙推导时理解人造卫星在地面附近(高度忽略)绕地球做匀速圆周运动时,其轨道半径近似等于地球半径R,其向心力为地球对卫星的万有引力,其向心加速度近似等于地面处的重力加速度。所以,物体所受重力=万有引力= 航天器沿地球表面作圆周运动时向心力,在这里,正好可以利用地球的引力,在合适的轨道半径和速度下,地球对物体的引力,正好等于物体作圆周运动的向心力。

科普:第一宇宙的速度有多快?第一宇宙的速度的由来!

所谓宇宙速度就是从地球表面发射飞行器,飞行器环绕地球、脱离地球和飞出太阳系所需要的最小速度,分别称为第一、第二、第三宇宙速度。早期,人们在探索航天途径时,为了估计克服地球引力、太阳引力所需的最小能量,引入了三个宇宙速度[1] 的概念。假设地球是一个圆环,周围也没有大气,物体能环绕地球运动的最低的轨道就是半径与地球半径相同的圆轨道。

这时物体具有的速度是第一宇宙速度,大约为 7.9 千米/秒。物体在获得这一水平方向的速度以后,不需要再加动力就可以环绕地球运动。地球上的物体要脱离地球引力成为环绕太阳运动的人造行星,需要的最小速度是第二宇宙速度。第二宇宙速度为 11.2 千米/秒,是第一宇宙速度的 √2 倍。地面物体获得这样的速度即能沿一条抛物线轨道脱离地球。

地球上物体飞出太阳系相对地心最小速度称为第三宇宙速度,它的大小为 16.7 千米/秒。地面上的物体在充分利用地球公转速度情况下再获得这一速度后可沿双曲线轨道飞离地球。当它到达距地心93 万千米处,便被认为已经脱离地球引力,以后就在太阳的万有引力的作用下运动。这个物体相对太阳的轨道是一条抛物线,最后会脱离太阳引力场飞出太阳系。一些特殊的轨道速度,如环绕速度、脱离速度,有时也被分别称为第一、第二宇宙速度。

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