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第二宇宙速度的推导原理(第二宇宙速度的推导)

综合精选 2024-06-16 14:29:17
导读 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

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)/r G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。

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