第一宇宙速度
第一宇宙速度,指物體在地面附近繞地球做勻速圓周運動的速度叫做第一宇宙速度(first cosmic velocity)。
第一宇宙速度第一宇宙速度別稱:航天器最小發射速度、航天器最大運行速度、環繞速度。
第一宇宙速度是7.9 km/s。
第一宇宙速度,指物體在地面附近繞地球做勻速圓周運動的速度叫做第一宇宙速度(first cosmic velocity)。
第二宇宙速度是11.2km/s。是第一宇宙速度的√2倍。
第二宇宙速度是人造天體無動力脱離地球引力束縛所需的最小速度。
第三宇宙速度是16.7km/s。
若要使在地球表面的物體掙脱太陽引力的束縛,飛到太陽系以外的宇宙空間去,則必須使它的初速度大於或等於16.7km/s,即第三宇宙速度。
第一宇宙速度推導公式
解得GM=V² r,將R地=6.375×106m,地球質量M=5.965×10^24kg,萬有引力常數6.67259×10^-11 米^3/(千克·秒^2)代入,並開平方,得v≈7.9 km/s。
科學原理
在地面上向遠處發射炮彈,炮彈速度越高飛行距離越遠,當炮彈的速度達到“7.9 千米/秒”時,炮彈不再落回地面(不考慮大氣作用),而環繞地球作圓周飛行,這就是第一宇宙速度。第一宇宙速度也是人造衞星在地面附近繞地球做“勻速圓周運動”所必須具有的速度。但是隨着高度的增加,地球引力下降,環繞地球飛行所需要的飛行速度也降低,所有航天器都是在距地面很高的大氣層外飛行,所以它們的飛行速度都比第一宇宙速度低。
人造衞星在地面附近(高度忽略)繞地球做勻速圓周運動時,其軌道半徑近似等於地球半徑R,其向心力為地球對衞星的萬有引力,其向心加速度近似等於地面處的重力加速度。
物體所受重力=萬有引力=航天器沿地球表面作圓周運動時向心力。
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