為什麼第一宇宙速度是最大的環繞速度V不是等於根號下GR嗎

2022-11-28 17:26:24 字數 2203 閱讀 7409

1樓:匿名使用者

學習物理會遇到很多的量,分清楚那些量是常量那些量是變數是很關鍵的。

在這個問題中,r是地球的半徑,是常量,而在一般情況之下,衛星半徑是一個變數。第一宇宙速度公式是如何推匯出來的呢?

首先,要是一個物體被髮射後能夠不再返回地面從而成為一顆地球衛星,必須具有足夠大的速度。這個發射速度的最小值有多大呢?我們倒過來考慮:

假設物體已經變成了一顆環繞地球的衛星,其軌道半徑為r,地球半徑為r,那麼,按照地球對衛星的引力提供使衛星做圓周運動所需的向心力:

gmm/r^2=mv^2/r 推出一個一般的表示式:

v=sqrt(gm/r) (sqrt是平方根的意思)

好了,下面繼續分析:

從上式中可知,衛星的線速度與其軌道半徑的平方根成反比,也就是說,衛星軌道半徑越小,其環繞速度越大,最大的環繞速度對應於最小的軌道半徑。那麼最小的軌道半徑是什麼?顯然,再小也不可能比地球半徑r更小了,事實上,只有當衛星高度h與地球半徑相比可以忽略不計時,才能將軌道半徑r=r+h近似地當成r,在這種情況下,我們就得到了衛星最大的環繞速度:

v1=sqrt(gm/r)=sqrt(gm/r) <1>

繼續:對於地面上的物體,若不考慮地球自轉影響,可以認為物體所受的重力mg與物體所受到的地球引力相等:

gmm/r^2=mg ==>g=gm/r^2 <2>

將<2>代入<1>立即得到:

v1=sqrt(g*r)

因此第一宇宙速度就是最大的環繞速度。

2樓:jerry不怕貓

第一宇宙度v等於根下gr,也是最大環繞速度,r越大v越小,因為mmg/(r^2)=mv^2/r,所以mg/r=v^2,所以r越大,v越小,第一宇宙速度就是指當r為地球半徑,即衛星貼著地面執行時的速度,此時mg=gr^2,化簡一下 v等於根下gr

3樓:sherry_璃

r越大萬有引力越小 向心力提供不足 會做向心運動萬有引力=gmm/(r^2)

v=根號gr是近地重力加速度為g才成立的

v如果超過第一宇宙速度 就不能環繞地球做勻速圓周運動了

第一宇宙速度是最大的環繞速度v不是等於根號下gr嗎

4樓:匿名使用者

mv²/r=gmm/r²

v²=gm/r

所以:v=√(gm/r)

第一宇宙速度也就是最大環繞速度嗎

為什麼第一宇宙速度是最大的環繞速度,是最小的發射速度

5樓:匿名使用者

這要看第一宇宙速度是怎麼得出來的。

當航天器以最小半徑(地表附近)圍繞地球運動時,是物體做勻速圓周運動。此時航天器所受到的萬有引力等於向心力,即:gmm/r^2=mv^2/r。

化簡後,得:gm=v² r。其中的g是萬有引力常數,m為地球質量,r為航天器的軌道半徑,在此即為地球半徑,v為航天器速度。將各數值代入後,v=7.9 公里/秒。

說它是最小發射速度,是因為如果小於這個速度,航天器就不能環繞地球飛行,航天器就會飛行一段時間後落回地面。打個比方,向前使勁扔一塊石頭,扔出去的速度越大,石頭飛出去的距離越遠。當以某個速度扔出去時,石頭下落的弧度正好等於地球表面彎曲的弧度時,這塊石頭就不會落回地面了,它就會永遠環繞地球飛行(忽略大氣阻力等其他因素),它就是一顆人造衛星了。

而這個速度就是第一宇宙速度。所以說,第一宇宙速度是最小發射速度。

說它是最大環繞速度,還是看上面化簡後的公式。在公式中,速度與半徑成平方反比,就是說,航天器的飛行軌道半徑越大,當它保持向心力等於萬有引力時,它的飛行速度就越小。

第一宇宙速度是以軌道半徑與地球半徑相同為基礎計算出來的,但實際上沒有一顆人造衛星或航天器會擦著地皮飛行,總會有一定軌道高度的,至少要離開地球大氣層,也就是100公里高度。只要離開地面,具有了一定的軌道高度,它環繞地球飛行時的速度就會小於第一宇宙速度。一顆近地軌道人造衛星的線速度大約在7.

8公里/秒左右,而一顆飛行在距離地面3.6萬公里高度的地球同步衛星的線速度就只有3.1公里/秒。

所以說,第一宇宙速度是最大環繞速度。

明白了嗎?

6樓:就是那樣

對於環繞速度,如果比第一宇宙速度再大一點,物體就要脫離環繞軌道,飛出去了,所以不能再大了,它就是最大環繞速度。對於發射速度,如果物體速度小於發射速度,那麼它就擺脫不了地球引力,也就不會飛到外太空去,所以不能再小了,它就是最小發射速度。

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