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2021-11-09 14:33:16| 來源:中公事業單位考試題庫 楊森云

提到第一宇宙速度想必大家都不會陌生吧,好像在哪里見過聽過,但就是想起不起來,那他到底是什么呢。

一、第一宇宙速度的概念

第一宇宙速度是指物體在地面附近繞地球做勻速圓周運動的速度,也有別名航天器最小發射速度、航天器最大運行速度、環繞速度。通俗一點的來講就是說如果你想要把一個物體送出地球,他至少需要達到的速度就是第一宇宙速度。

二、第一宇宙速度的來源

最早提出這個概念的人是牛頓(牛頓當時稱之為環繞速度),當時的牛頓能提出這個概念也是源于他細心觀察生活的特點,他發現大炮發射出去的炮彈總會落地,而炮彈落地的距離和大炮的威力相關,大炮威力越大,落地距離越遠,所以牛頓在想因為地球是圓的,如果在山上架一門大炮威力足夠大的時候,是不是就可以讓炮彈繞著地球旋轉一直不落地?這就是著名的牛頓大炮的故事,而這其中提到保持炮彈不落地的出射速度就是第一宇宙速度。

三、第一宇宙速度是怎么算出來的呢

我們當時上中學學到這個知識的時候只記得第一宇宙速度是7.9km/s,但這個數據是怎么算出來的呢?這個就要用到我們的兩個公式了,一個是萬有引力公式,一個是向心力公式。第一個萬有引力公式想必大家并不陌生,這個是由著名的物理學家牛頓提出來的,公式為F=GMm/r2, 其中M、m分別代表兩個不同的物體的質量,r代表兩個物體之間的距離,G為萬有引力常量(小貼士:萬有引力公式雖然是牛頓提出來的,但是萬有引力常量G卻是一個叫做卡文迪許的科學家算出來的),這個公式想要闡明的道理其實就是任何兩個物體之間都存在著相互引力,而這個引力大小和兩個物體的質量大小和物體間的距離有關,兩個物體的質量越重相互引力就越大,兩個物體之間的距離越遠則相互引力越小。舉個例子一個正常人類在地球上原地跳高一般能跳0.5米,但是如果這個人他跑到了月球上他就可以跳3米高,這個原因主要就是因為地球的質量比月球大得多。了解完萬有引力我們再來看看向心力,向心力其實就是一種維持物體做圓周運動的力,舉個例子小的時候我們玩的溜溜球,如果我拿著繩子的一端甩動溜溜球做圓周運動的時候突然松開手,溜溜球就會直接飛出去,而你手上拿住繩子不讓球飛出去的力就是向心力,而向心力的計算公式的表達有兩種,這里我們只討論其中一種即F=mv2/r,從公式不難看出向心力的大小其實跟物體的質量運動速度運動半徑都有關。

那以上兩個公式到底和我們今天要講述的第一宇宙速度有什么關系呢,我們剛剛講萬有引力公式說的是任意兩個物體都存在相互引力,而向心力說的是物體要做圓周運動就必須有一個向中心的力,那如果我們想讓物體繞著地球表面做圓周運動既不下落又不逃離地球的引力束縛,換一個角度來講其實就是讓物體受到的地球引力充當向心力(注意哦這里是重點),所以我們可以得出一個公式:

F=GMm/r2 =mv2/r

運用萬有引力常數G,地球的質量M,地球半徑r,可得出v≈7.9km/s。

通過上面一系列的介紹想必大家也一定對第一宇宙速度有所了解了吧,雖然當時的牛頓提出的牛頓大炮試驗在我們現在看來會因為空氣阻力等各種因素實現不了,但是牛頓的這種理念的提出讓我們人類對如何飛離地球更好的了解太空有了新的途徑和方案,也正因如此人類才會逐步的揭開太空那一層層神秘的面紗。

(責任編輯:liqian)
THE END  

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