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第一宇宙速度的推导过程(第一宇宙速度推导公式)

fuliqut 2025-11-05 20:17:38 故事推荐 2 ℃

第一宇宙速度(first cosmic velocity),指物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度。

第一宇宙速度别称:航天器最小发射速度、航天器最大运行速度、环绕速度。

第一宇宙速度

而在一些问题中说,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。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。航天器在距离地面表面数百公里以上的高空运行,地球对航天器引力比在地面时要小,故其速度也略小于v1。在此高度下的环绕速度为7.8千米/秒。

推导公式

解得GM=V2 r,将R地=6.375×106m,地球质量M=5.965×10^24kg,万有引力常数6.67259×10^-11米^3/(千克·秒^2)代入,并开平方,得v≈7.9km/s

设地球半径为R,地球质量为M,卫星质量为m,
第一宇宙速度的轨道半径等于地球半径,
由牛顿第二定律得:G

MmR2

mv2R


解得,第一宇宙速度v=

GMR


在地球表面的物体受到的重力等于万有引力,
即:G

Mm′R2

=m′g,则GM=gR2,
则第一宇宙速度

gR

1. 是可能的。
2. 第一宇宙速度是指一个物体在克服地球引力的作用下,从地球表面射出的最小速度。
它可以通过应用牛顿第二定律和万有引力定律进行推导。
根据牛顿第二定律,物体的加速度与作用在物体上的力成正比,而与物体的质量成反比。
根据万有引力定律,地球对物体的引力与物体的质量和地球的质量成正比,与物体与地球的距离的平方成反比。
通过将这两个定律结合起来,可以得到一个关于速度、质量和距离的方程,从而推导出第一宇宙速度。
3. 是一个复杂的过程,需要涉及物理学中的多个概念和公式。
在推导过程中,还需要考虑地球的质量、物体的质量以及物体与地球的距离等因素。
这个推导过程可以帮助我们理解物体在地球引力作用下的运动规律,以及为航天等领域的研究和应用提供基础。

第一宇宙速度是指物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的最小发射速度,根据定义,直接由外有引力提供物体匀速圆周运动所需向心力:G\frac {M_ {地}m} {r_ {地}^ {2}}=m\frac {v_ {1}^ {2}} {r_ {地}} ,从而得到:v_ {1}=\sqrt {\frac {GM_ {地}} {r_ {地}}} ,根据黄金代换:GM_ {地}=g r_ {地}^ {2} , 解得:v_ {1}= \sqrt {gr_ {地}} =7.9km/s。 

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