第一宇宙速度是多少?

匿名2020-08-25 09:51:19查看
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  对于第一宇宙速度很多人并不陌生,在高中物理课堂都有学习过一二,明白第一宇宙速度是多少。但是V1=7.9公里/秒,这个数字是怎样来的呢,除了第一宇宙,还存在其它的宇宙速度吗?下面是奥秘世界为整理出最详细的第一宇宙速度推导过程及相关宇宙速度的信息。


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  第一宇宙速度,是指航天器沿地球表面作圆周运动时务必具备的速度,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。按照力学理论能够计算出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,地应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。


  一、第一宇宙速度推导过程


  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,在那里,正好能够利用地球的引力,在适宜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。


  1、万有引力定律


  F=Gm1m2/r2 (G=6.67×10-11N·m2/kg2.方向在它们的连线上)能够读成F等于G乘以M1M2与R的平方的商注:


  F:两个物体之间的引力


  G:万有引力常数


  m1:物体1的质量


  m2:物体2的质量


  r:两个物体之间的距离


  2、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的公式表达为:


  mg=GMm/r


  2=mv


  2/r


  mg=mv


  2/r


  解得v


  2=gr


  将R地=6。37×10


  6m,g=9。8m/s


  2代入,并开平方,得


  v=7。9km/s


  注:①第一个R是卫星的轨道半径,第二个R是地球半径,g是重力加速度。但是在计算第一宇宙速度时,假定卫星的轨道半径等于地球半径。也就是卫星在地面的高度飞行。因此两者相等。


  ②由于在地面时g=GM/R


  2,所以gR=GM/R,因此两个公式相等。


  结论,两道公式在推导方式和具体含义上不一样,但是在数学结果上相等。公式一的适用范围更广,适合于任何轨道上的环绕速度计算。公式二只能用于计算最小第一宇宙速度。


  二、第一宇宙速度的应用事卫星等。


  航天飞行器:发射无人/载人航天飞行器、星际旅行飞行器、运货飞船以及空间站。


  三、关于第一宇宙速度常见问题


  1。关于第一宇宙速度的运行周期能够是60分钟么?


  不能够。第一宇宙速度7。9km/s,地球半径6400km,周长为40192km,周期为40192/7。9=5087(s)>60分钟。


  2。一个运行速度为第一宇宙速度的卫星的运行周期能够是24小时吗?


  不能。第一宇宙速度的卫星的运行周期大约是85分。


  3。月球的第一宇宙速度?


  月球的第一宇宙速度约是1。68km/s。


  相关的宇宙速度


  仍然在继续,如何超越一层层的宇宙速度,探索更广阔的宇宙奥秘,仍是人们科技进步的寻求。假如我们人类超越宇宙的速度能承受的极限多少,能看到又是怎样样的一个宇宙呢?


  阅读精选(二):


  1。第一宇宙速度是多少


  第一宇宙速度,是指航天器沿地球表面作圆周运动时务必具备的速度,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。按照力学理论能够计算出v1=7。9公里/秒。


  2。第一宇宙速度推导


  mg=GMm/r^2=mv^2/r


  mg=mv^2/r


  解得v^2=gr


  将R地=6。37×10^6m,g=9。8m/s^2代入,并开平方,得v=7.9km/s


  3。第二宇宙速度是多少


  第二宇宙速度--当物体(航天器)飞行速度到达11。2千米/秒时,就能够摆脱地球引力的束缚,飞离地球进入环绕太阳运行的轨道,不再绕地球运行。这个脱离地球引力的最小速度就是第二宇宙速度。各种行星或卫星探测器的起始飞行速度都高于第二宇宙速度。


  第二宇宙速度v2当航天器超过第一宇宙速度v1到达必须值时,它就会脱离地球的引力场而成为围绕太阳运行的人造行星,这个速度就叫做第二宇宙速度,亦称脱离速度。(此刻人教版物理教材称第二宇宙速度为"逃逸速度")按照力学理论能够计算出第二宇宙速度v2=11。2km/s。


  阅读精选(三):


  一、第一宇宙速度是多少


  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公里/秒。物体在获得这一水平方向的速度以后,不需要再加动力就能够环绕地球运动。


  然而地球上的'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,第二宇宙速度约为11。2公里/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。


  第三宇宙速度地球上物体飞出太阳系相对地心最小速度,第三宇宙速度的大小约为16。6公里/秒。地面上的物体在充分利用地球公转速度状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93万公里处,便被认为已经脱离地球引力,以后就在太阳引力作用下运动。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。


  在那里我们另外强调一下一些特殊的轨道速度,例如环绕速度、逃逸速度等有的时候也被分别称为第一、第二宇宙速度。科学家估计当这个速度到达110-120公里/秒时,物体将脱离银河系,于是又有科学家把110-120公里/秒叫第四宇宙速度。


  总而言之就是有四个宇宙速度,为了让各位网友看的更加明白下面我们来做个小总结。


  宇宙速度:从地球表面发射的航天器环绕地球、脱离地球引力或飞出太阳系所需的最小速度。


  第一宇宙速度:宇宙速度的一级,当物体具有每秒7。9km时的速度运动就和地球的的引力相平衡,就不落回地面环绕地球作匀速圆周运动,因此又叫环绕速度。


  第二宇宙速度:宇宙速度的二级,当物体具有每秒11。2km时的速度运动就可有脱离地球的引力不再饶地球运动,因此该速度又叫脱离速度。


  第三宇宙速度:宇宙速度的三级,当物体具有每秒16。7km时的速度就能够脱离太阳的引力不再饶太阳运动。


  第四宇宙速度:宇宙速度的四级,当物体具有每秒110~120km时的速度就能够脱离银河系的引力到外星系。


  二、第一宇宙速度推导公式


  我们明白第一宇宙速度又称为环绕速度,是指在地球上发射的物体绕地球飞行作圆周运动所需的最小初始速度。如果要作圆周运动,务必始终有一个力作用在航天器上,其大小等于该航天器运行线速度的平方乘以其质量再除以公转半径。


  即F=\frac{mv^2}{R},其中\frac{v^2}{R}是物体作圆周运动的向心加速度。在那里,正好能够利用地球的引力,在适宜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。


  第一宇宙速度的计算公式是:G\frac{Mm}{R^2}=m\frac{v_1^2}{R}v_1=\sqrt{\frac{GM}{R}}=7。9km/s或者:mg=m\frac{v_1^2}{R}v_1=\sqrt{gR}=7.9km/s实际上,地球表面存在稠密的大气层,航天器不可能贴近地球表面作圆周运动,必需在150千米的飞行高度上,才能绕地球作圆周运动。在此高度下的环绕速度为7。8千米/秒。


  第一宇宙速度推导公式就是F=GMm/r=mv/r又这个公式我们能够得出GM=gr,从而解得v=gr,将R地=6。37×10m,g=9.8m/s代入,并开平方,得v=7.9km/s。其中F为两个物体之间的引力,G是万有引力常数,r则是两个物体之间的距离。


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