宇宙中人爲什麼會失重,不是還有萬有引力嗎,第一二三宇宙速度是怎麼算出的,爲什麼越來越大,如果是根據V²=GM/R,那麼離
題目:
宇宙中人爲什麼會失重,不是還有萬有引力嗎,第一二三宇宙速度是怎麼算出的,爲什麼越來越大,如果是根據V²=GM/R,那麼離的越遠萬有引力能提供的速度應該越小啊,您想假設一個衛星以固定速度飛行,而此時萬有引力提供的向心力不夠的話,它會往外離心飛吧,可是它飛得越遠萬有引力提供的向心力越小,他就一直飛出去了啊,第一二三宇宙速度應該依次減小吧?怎麼會依次增大呢,我不懂請老師解答。
宇宙中人爲什麼會失重,不是還有萬有引力嗎,第一二三宇宙速度是怎麼算出的..,
解答:
解題思路: 從失重的概念及萬有引力定律、三個宇宙速度的推導去分析考慮。
解題過程:
解:
這個問題仍然要從失重的概念談起,失重是指物體對懸掛物的拉力或對支持物的支持力小於本身重力的現象,而完全失重是指物體對懸掛物的拉力或對支持物的支持力爲零的現象。
假設一個衛星以固定速度飛行,而此時萬有引力提供的向心力不夠的話,它會做離心運動往外離心飛去,由可知它飛得越遠萬有引力提供的向心力越小,當達到某一位置時萬有引力大小正好等於它做勻速圓周運動所需要的向心力時(總有一個位置合適),它就在這個距離位置做線速度較小的勻速圓周運動,並不會一直飛出去的。
至於三個宇宙速度,現推導如下:
第一宇宙速度
物體在地面附近繞地球做勻速圓周運動的速度,叫第一宇宙速度,又叫環繞速度,第一宇宙速度是最小的發射速度,其數值是7.9km/s.
方法1:若地球質量M約爲6×1024kg,地球平均半徑爲6400km,人造衛星的半徑約爲地球半徑即近地衛星,則其運動速度是多少?(G=6.67×10-11N·m2/kg2)
對人造衛星,由萬有引力提供向心力得:
解得:,代入數據得
方法2:根據, 由地球表面的重力加速度和地球的半徑算出:
。
第二宇宙速度
取無窮遠處引力勢能爲零,物體距地心距離爲r時的引力勢能爲,式中G是引力常量,M是地球的質量,m是物體的質量.不計空氣阻力,物體和地球組成的系統機械能守恆,可得:,解得:
代入數據得
可見是物體脫離地球的最小發射速度。當物體的速度等於或大於 ,它就會離開地球,我們把叫做第二宇宙速度,又叫脫離速度。
第三宇宙速度
在地面附近發射一個物體,要使物體掙脫太陽引力的束縛,飛到太陽系外,必須使它的速度等於或大於,這個速度叫做第三宇宙速度,又叫逃逸速度。
太陽質量爲M0,太陽中心到地球中心的距離爲R0,類似於第二宇宙速度計算可有:
,將代入得
由於地球繞太陽公轉的速度爲
所以相對地球只要:發射,但考慮到地球引力存在,必須克服地球引力做功,所以:,而 。
式中v2是第二宇宙速度,將此代入上式,解得第三宇宙速度:
三個宇宙速度都是相對於地心的,且從(1)、(2)兩式可知,第二宇宙速度等於第一宇宙速度的倍。
最終答案: 解: 這個問題仍然要從失重的概念談起,失重是指物體對懸掛物的拉力或對支持物的支持力小於本身重力的現象,而完全失重是指物體對懸掛物的拉力或對支持物的支持力爲零的現象。 假設一個衛星以固定速度飛行,而此時萬有引力提供的向心力不夠的話,它會做離心運動往外離心飛去,由可知它飛得越遠萬有引力提供的向心力越小,當達到某一位置時萬有引力大小正好等於它做勻速圓周運動所需要的向心力時(總有一個位置合適),它就在這個距離位置做線速度較小的勻速圓周運動,並不會一直飛出去的。 至於三個宇宙速度,現推導如下: 第一宇宙速度 物體在地面附近繞地球做勻速圓周運動的速度,叫第一宇宙速度,又叫環繞速度,第一宇宙速度是最小的發射速度,其數值是7.9km/s. 方法1:若地球質量M約爲6×1024kg,地球平均半徑爲6400km,人造衛星的半徑約爲地球半徑即近地衛星,則其運動速度是多少?(G=6.67×10-11N·m2/kg2) 對人造衛星,由萬有引力提供向心力得: 解得:,代入數據得 方法2:根據, 由地球表面的重力加速度和地球的半徑算出: 。 第二宇宙速度 取無窮遠處引力勢能爲零,物體距地心距離爲r時的引力勢能爲,式中G是引力常量,M是地球的質量,m是物體的質量.不計空氣阻力,物體和地球組成的系統機械能守恆,可得:,解得: 代入數據得 可見是物體脫離地球的最小發射速度。當物體的速度等於或大於 ,它就會離開地球,我們把叫做第二宇宙速度,又叫脫離速度。 第三宇宙速度 在地面附近發射一個物體,要使物體掙脫太陽引力的束縛,飛到太陽系外,必須使它的速度等於或大於,這個速度叫做第三宇宙速度,又叫逃逸速度。 太陽質量爲M0,太陽中心到地球中心的距離爲R0,類似於第二宇宙速度計算可有: ,將代入得 由於地球繞太陽公轉的速度爲 所以相對地球只要:發射,但考慮到地球引力存在,必須克服地球引力做功,所以:,而 。 式中v2是第二宇宙速度,將此代入上式,解得第三宇宙速度: 三個宇宙速度都是相對於地心的,且從(1)、(2)兩式可知,第二宇宙速度等於第一宇宙速度的倍。
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