本篇文章给大家谈谈第一宇宙速度的两种计算方法,以及第一宇宙速度与第二宇宙速度计算,希望对各位有所帮助,不要忘了收藏本站喔。
推导过程假设在地球上将一颗质量为m的卫星发射到绕太阳运动的轨道需要的最小发射速度为V;此时卫星绕太阳运动可认为是不受地球引力,距离地球无穷远;认为无穷远处是引力势能0势面,并且发射速度是最小速度,则卫星刚好可以到达无穷远处。
由动能定理得mV^2-GMm/r^2*dr=0;由微积分dr=r地解得V=√(2GM/r)这个值正好是第一宇宙速度的√2倍。
第三宇宙速度的计算方式计算方式:G*M*m/r^2=m*(v^2)/rG引力常数,M被环绕天体质量,m环绕物体质量,r环绕半径,v速度。
得出v^2=G*M/r,月球半径约1738公里,是地球的3/11。
质量约7350亿亿吨,相当于地球质量的1/81。
月球的第一宇宙速度约是1.68km/s.再根据:V^2=GM(2/r-1/a)a是人造天体运动轨道的半长径。
a→∞,得第二宇宙速度V2=2.38km/s.一般:第二宇宙速度V2等于第一宇宙速度V1乘以√2。
第三宇宙速度V3较难:我以地球打比方吧,绕太阳运动的平均线速度为29.8km/s。
在地球轨道上,要使人造天体脱离太阳引力场的逃逸速度为42.1km/s。
当它与地球的运动方向一致的时候,能够充分利用地球的运动速度,在这种情况下,人造天体在脱离地球引力场后本身所需要的速度仅为两者之差V0=12.3km/s。
设在地球表面发射速度为V3,分别列出两个活力公式并且联立:V3^2-V0^2=GM(2/r-2/d)其中d是地球引力的作用范围半径,由于d远大于r,因此和2/r这一项比起来的话可以忽略2/d这一项,由此就可以计算出:V3=16.7km/s,也就是第三宇宙速度。
1、要推导第一宇宙速度公式V=√gR,我们可以利用牛顿第二定律和引力定律。
2、根据牛顿第二定律,质点的加速度与作用在其上的合力成正比,即:
3、接下来,我们考虑一个质点在地球表面上运动,只受重力作用。根据引力定律,地球对质点的引力为:
4、其中,m为质点的质量,g为重力加速度。
5、将引力的表达式代入牛顿第二定律的方程中:
6、这说明在地球表面上,重力加速度等于质点的加速度。
7、然后,我们考虑一个质点在地球表面上做圆周运动的情况。在该情况下,存在一个向心力Fc使质点朝向圆心运动,向心力的大小可以表示为:
8、其中,v为质点的速度,R为质点到圆心的距离。
9、由于向心力的来源是重力,所以Fc等于重力F:
10、进一步整理得到第一宇宙速度公式:
11、这个公式表示,在质点受地球引力作用时,使其做圆周运动的速度v等于√(gR),其中g是地球的重力加速度,R是质点到地球中心的距离。
1、答案:第一宇宙速度是,人造天体环绕地球做匀速圆周运动的最大速度,也是人造天体的最小发射速度,此时天体的轨道半径约等于地球半径,所需向心力就是地球和天体之间的万有引力,即万有引力提供向心力,即可求出第1宇宙速度。
2、第二宇宙速度是通过能量算出来的,是第一宇宙速度的根号二倍。
设地球的质量为M,绕地球做匀速圆周运动的飞行器质量为m,飞行器速度为v,它到地心的距离为r,飞行器运动所需要的向心力是由万有引力提供,所以:mv^2/r=GMm/r。由此解出:v=根号下GM/r。
近地面卫星在100至200千米的高度飞行,于地球半径6400千米相比,完全可以说是在“地面附近”飞行,可以用地球的半径R代表卫星到地球的距离r,把数据代入上式中,最后算出v=7.8km/s,叫做第一宇宙速度。
第一宇宙速度计算公式是GM=V2r。第一宇宙速度分为两个别称: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=7.9km/s。
当航天器超过第一宇宙速度v1达到一定值时,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。所谓摆脱地球束缚,就是几乎不受地球引力影响,这与处于离地球无穷远点的位置得情况等价。
这里要注意,由于月球还未超出地球引力的范围,故从地面发射探月航天器,不需要达到第二宇宙速度v2,实际上其初始速度不小于10.848km/s即可