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高中物理必修第二册-天体运动之三个宇宙速度

小李小李说物理 1006

前言:

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三个宇宙速度

1.对三种宇宙速度的理解

(1)第一宇宙速度:是物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度,也是人造地球卫星的最小发射速度,其大小为7.9 km/s。

(2)第二宇宙速度:在地面附近发射飞行器,使之能够克服地球的引力,永远离开地球的最小发射速度,其大小为11.2 km/s。

(3)第三宇宙速度:在地面附近发射飞行器,使其挣脱太阳引力的束缚,飞到太阳系外的最小发射速度,其大小为16.7 km/s。

2.第一宇宙速度的推导

已知地球的质量为

近地卫星的轨道半径近似等于地球半径

重力加速度

思路一:万有引力提供向心力,由

思路二:由

说明:由第一宇宙速度的两种表达式可知,第一宇宙速度的大小由地球决定。其他天体的第一宇宙速度可以用

表示,式中G为引力常量,M为天体的质量,g天体为天体表面的重力加速度,R为天体的半径。

3.发射速度与环绕速度

(1)当v发=7.9 km/s时,卫星在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动。

(2)当7.9 km/s<v发<11.2 km/s时,卫星绕地球在椭圆轨道运动,且发射速度越大,卫星的轨道半长轴越大,在近地点速度越大,在远地点速度越小。

(3)当11.2 km/s≤v发<16.7 km/s时,卫星绕太阳转动成为太阳系的一颗“小行星”,或绕太阳系内其他星体运动。

(4)当v发≥16.7 km/s时,卫星可以挣脱太阳引力的束缚到达太阳系以外的空间。

标签: #椭圆轨道远地点速度