第二宇宙速度的推導(dǎo)過程詳細(xì)(第二宇宙速度的推導(dǎo))
關(guān)于第二宇宙速度的推導(dǎo)過程詳細(xì),第二宇宙速度的推導(dǎo)這個(gè)很多人還不知道,今天菲菲來為大家解答以上的問題,現(xiàn)在讓我們一起來看看吧!
1、一、第二宇宙速度和第三宇宙速度的推導(dǎo) (一)第二宇宙速度的推導(dǎo) 第二宇宙速度是物體掙脫地球引力的束縛而成為繞太陽運(yùn)行的人造行星,或飛到其他行星上去的飛船所具有的最小速度,也叫脫離速度. 設(shè)物體的質(zhì)量為m。
2、由地面克服地球引力飛至無窮遠(yuǎn)處,需做多少功呢?如圖所示,地面a處離地心為R0。
3、即Oa=R0,Ob=R1,Oc=R2…O∞=R∞ 物體在a處受引力F0=G ;b處受引力F1=G ;… 物體由a移到b。
4、需克服引力做功W1= 01(ab).由于F0到F1中力是變化的,為此采取近似方法: 01=G 這樣由于 ,故F0> 01>F1 所以W1=G 即W1=GMm( )(物體由a→b) 同理 W2=GMm( )(物體由b→c) W3=GMm( )(物體由c→d) … W∞=GMm( ) 物體由a移到無限遠(yuǎn)處時(shí)。
5、共需做功 W=W1+W2+…=GMm( )=GMm/R0.式中 =0 故物體在地面上需要具有動(dòng)能 mv22=GMm/R0 所以,第二宇宙速度v2= =11.2 km/s(式中G為引力常量,M為地球的質(zhì)量。
6、R0為地球半徑) (二)第三宇宙速度的推導(dǎo) 物體要進(jìn)一步掙脫太陽的引力束縛,飛到太陽系以外的宇宙空間去所必須具有的最小速度,叫第三宇宙速度。
7、也叫逃逸速度. 根據(jù)推導(dǎo)第二宇宙速度的同樣道理可知,物體為了掙脫太陽的引力飛出太陽系,必須具有速度v′= 。
8、式中M日=2×1030 kg,R日地=1.49×1011 m 所以v′=42.2 km/s 物體是由地面出發(fā)的,地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)的線速度v線=29.8 km/s。
9、如果物體順著地球運(yùn)動(dòng)的軌道切向飛出的話,便可借助于地球的公轉(zhuǎn)線速度,因而只需Δv=v′-v線=42.2-29.8=12.4 km/s就行了.但是。
10、物體要飛出太陽系,要克服太陽的引力,首先要掙脫地球引力的束縛才行.故物體在地面上應(yīng)該具有的動(dòng)能為 mv32= mv22+ m(Δv)2 故v3= = km/s=16.7 km/s。
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