為什麼一定要達到第一宇宙速度才能脫離地心引力

2020-11-29 網易新聞

第一宇宙速度

又稱為環繞速度,是指在地球上發射的物體繞地球飛行作圓周運動所需的最小初始速度。要作圓周運動,必須始終有一個力作用在太空飛行器上。其大小等於該太空飛行器運行線速度的平方乘以其質量再除以公轉半徑,即F=(mv^2)/r,其中v^2/r是物體作圓周運動的向心加速度。在這裡,正好可以利用地球的引力,在合適的軌道半徑和速度下,地球對物體的引力,正好等於物體作圓周運動的向心力。

由於地球表面存在稠密的大氣層,太空飛行器不可能貼近地球表面作圓周運動,必須在150公裡的飛行高度上才能作圓周運動。在此高度的環繞速度為7.8公裡/秒。

第二宇宙速度

第二宇宙速度(second cosmic velocity),亦即地球的「脫離速度」或者「逃逸速度」,是指在地球上發射的物體擺脫地球引力束縛,飛離地球所需的最小初始速度。將無窮遠處的物體的勢能記為0,則距離地心為r的地方,勢能為 -GMm/r,那麼在地表的待發射的物體勢能為 -GMm/R。

若要脫離地球的引力圈(即逃離地球),相當於要給該物體一定的動能來抵消它在地球表面的重力勢能 -GMm/R,恰好完全抵消時,即是逃離地球所需最小的速度:

第三宇宙速度

是指在地球上發射的物體擺脫太陽引力束縛,飛出太陽系所需的最小初始速度。本來,在地球軌道上,要脫離太陽引力所需的初始速度為42.1公裡/秒,但地球繞太陽公轉時令地面所有物體已具有29.8公裡/秒的初始速度,故此若沿地球公轉方向發射,只需在脫離地球引力以外額外再加上12.3公裡/秒的速度。

第四宇宙速度

是指在地球上發射的物體擺脫銀河系引力束縛,飛出銀河系所需的最小初始速度。但由於人們尚未知道銀河系的準確大小與質量,因此只能粗略估算,其數值在525公裡/秒以上。而實際上,仍然沒有太空飛行器能夠達到這個速度。

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  • 網友問:為什麼一定要達到第二宇宙速度,火箭才能脫離地心引力?
    逃離地球引力並不需要達到一定速度,第二宇宙速度指的是飛船在地面附近達到該速度後,就可以完全憑藉慣性(後續無需任何動力)飛出地球。當選取無窮遠處為零勢能點時,小物體m在大天體M引力場中的勢能大小為: E(r)=∫(GMm/r^2)dr=-GMm/r;那麼根據能量守恆定律,物體要脫離地球引力的話,就必須對物體做功
  • 為什麼要宇宙第一速度才可以起飛?慢慢飛也可以離開地心引力呀?
    一旦動力消失,而水平方向的分速度沒有超過一定數值,則會重新被地球拉回來,或者被太陽,月球或其它星球吸引過去。宇宙速度定義和物體是否能夠逃脫完全是兩個不同的條件。宇宙速度是指物體除了萬有引力之外不受任何其他作用力的情況下,在地球表面附近能夠逃脫地球引力的最小速度(需要說明的是,是滿足其他條件下的最小速度,其他條件主要包括速度方向是垂直於運動物體和地球球心連線。如果速度是正對球心,只會撞到地球);而樓主所說的逃脫地球方式,完全和此無關。樓主的方式是在逃脫過程中不但地給與物體施加了力。
  • 宇宙速度:要多快才能逃離地球?
    千百年來,中華民族奔向宇宙的幻想,終於一步步變成了現實。天問一號發射升空奔向宇宙的第一步就是逃出地球。你知道物體的速度多快才能擺脫地心引力嗎?可是,這個速度已經達到了20多倍音速,在考慮空氣阻力的情況下,大氣層中幾沒有任何飛行器能夠達到這麼高的速度。無論什麼型號的火箭,發射時的速度都遠遠小於第一宇宙速度。那麼,我們為什麼還能把火箭發射到地球外面呢?這是因為:第一宇宙速度強調的是沒有動力的炮彈。將炮彈打出去之後,它憑藉慣性運動,如果依然不能落到地面上,就需要速度很快。
  • 火箭必須達到第一宇宙速度,才能飛出大氣層?慢慢飛為什麼不行?
    發射火箭必須達到第一宇宙速度才能飛出大氣層,這是中學課本中就已經告訴我們了!這個第一宇宙速度最早是牛頓提出來的,進入宇航時代後就成了人類飛出地球的「秘籍」!從發射的第一顆衛星開始到正要遠徵火星的「天問一號」,一直都沒有改變過!
  • 火箭必須達到第一宇宙速度,才能飛出大氣層?慢慢飛為什麼不行?
    發射火箭必須達到第一宇宙速度才能飛出大氣層,這是中學課本中就已經告訴我們了!這個第一宇宙速度最早是牛頓提出來的,進入宇航時代後就成了人類飛出地球的「秘籍」!從發射的第一顆衛星開始到正要遠徵火星的「天問一號」,一直都沒有改變過!為什麼要第一宇宙速度才能飛出地球?
  • 「第6宇宙速度」能遨遊宇宙?科學家:先達到「第4宇宙速度」再說
    宇宙飛行器只有達到了某個足夠快的速度,才能脫離一些天體的引力束縛。目前人類已經根據發現的「星系等級」,提出了6種不同的宇宙速度。理論上達到最快的「第6宇宙速度」,就能夠飛出宇宙——當然目前以人類的科技水平,距離達到第6宇宙速度,還有相當長的一段距離。那麼這6種宇宙速度的定義和數值,分別是怎樣的呢?
  • 火箭只有達到第一宇宙速度才能出地球大氣層嗎?能否慢慢飛出去?
    大家在看到這些火箭發射時噴出的雄雄火焰,在感到無比的震撼之外,有時不免心生一個問題,那就是火箭通過燃料加速,達到第一宇宙速度後是否才可以脫離地球大氣層?宇宙第一速度和脫離大氣層的關係說白了,這兩者並沒有直接聯繫。
  • 如果有無限長的梯子,我們沒達到第一宇宙速度能離開地球嗎?
    目前,載人飛船都是加速到第一宇宙速度(7.9公裡/秒),才能離開地球飛上太空,環繞地球運動。如果要完全擺脫地球,不被地球的引力拉回來,太空飛船的速度需要達到第二宇宙速度(11.2公裡/秒)。那麼,為什麼飛離地球需要這麼快的速度呢?如果有一把長度無限的梯子,我們能否沿著梯子爬到太空中,無需達到第一或者第二宇宙速度來離開地球呢?關於這個問題,需要弄清楚第一和第二宇宙速度究竟是怎麼回事。
  • 第一宇宙速度,第二宇宙速度……第六宇宙速度,它們分別是多少
    宇宙速度是指:從地球表面向宇宙發射人造衛星、宇宙飛船,「脫離」行星和太陽所需要的最低速度。發射的衛星或宇宙飛船先圍繞地球曲線前進,逐漸加速,最後脫離地球引力的束縛飛向茫茫宇宙中某個目的地。當人造衛星以7.9km/s的速度繞地球飛行,而這個7.9km/s是最低速度,如果慢了就會被引力吸引下來,快了容易脫離軌道,遠離地球。大於或小於這個速度都算失敗,即使最大也是最小。這個速度就是第一宇宙速度(7.9km/s)。如果我們要向太陽系內的行星上發射宇宙飛船,比如向火星或金星。這時如果速度還是7.9km/s。
  • 第一宇宙速度第二宇宙速度是多少千米每秒,第一宇宙速度的意義
    很多熱可能會好奇為什麼需要有第一宇宙速度,實際上它的意義長短常重要的,由於人類目前發射的很多衛星、太空飛行器都是需要考慮第一宇宙速度的。早期人類在探索航天途徑的時候,提出了三個宇宙速度的概念,分別是第一、第二、第三,其中第一是克服地球的引力,第二則是脫離地球而圍繞太陽運行的速度,第三則是克服太陽的引力。
  • 如果以低於第一宇宙速度的速度向地球外飛行,能脫離地球引力嗎?
    這也就是為什麼飛機即使遠遠達不到第一宇宙速度,它也可以一直飛。(如果一直有油的話)當然,持續的輸出動力在實際操作中是不可能的,這意味著要帶無限多的燃料,但燃料本身也佔一定的重量,因此,基於系統複雜度等情況,火箭大多都是2-4節的,基本上不會超過5節,而它們執行任務也只是推進到一定的速度條件就不再持續輸出動力了。
  • 第一、二、三宇宙速度經常被提起,為什麼很少提起第四宇宙速度?
    第四宇宙速度其實關於宇宙速度的概念並不難理解,而且我們比較熟悉的是宇宙第一速度、宇宙第二速度、宇宙第三速度。第一宇宙速度那如果這個時候,我們讓炮彈打出來的速度達到7.9km/s,那炮彈就可以繞著地球轉圈了。為什麼會這樣呢?
  • 宇宙第一速度是多少_宇宙第一速度第二速度第三速度
    宇宙第一速度是多少_宇宙第一速度第二速度第三速度時間:2020-07-07 07:10   來源:今日頭條   責任編輯:毛青青 川北在線核心提示:原標題:宇宙第一速度是多少_宇宙第一速度第二速度第三速度 《支付寶》最近的螞蟻莊園問答基本上都和高考相關,最近的問答是問的物理知識,問的第一宇宙速度,v1=7.9
  • 第一、第二、第三宇宙速度都經常提,為什麼很少說第四宇宙速度?
    學過中學物理的讀者,肯定對宇宙第一,第二甚至第三速度不陌生。其實目前看來,人類可以計算出宇宙的第五宇宙速度。第六宇宙速度只能估測,而第七宇宙速度就超光速了,所以並沒有物理意義。第一宇宙速度是人類最常用到的速度。
  • 第一宇宙速度是多少,第一宇宙速度推導公式
    想知道第一宇宙速度是多少之,第一宇宙速度推導公式前我們先要清楚什麼是第一宇宙速度,所以接下來的段落裡我們就來說說這些相關的問題。然而地球上的物體要脫離地球引力成為環繞太陽運動的人造行星,需要的最小速度是第二宇宙速度,第二宇宙速度約為11.2公裡/秒,是第一宇宙速度的2倍。地面物體獲得這樣的速度即能沿一條拋物線軌道脫離地球。
  • 我們都知道第一第二第三宇宙速度,為何第四宇宙速度很少被提到?
    (經過幾十年的飛行,旅行者1號才剛出了日球層)第一、第二、第三宇宙速度僅適用於太陽系,人類現階段也只能對太陽系內進行探索,經常討論第一、二、三宇宙速度也就不奇怪了。即使達到了第三宇宙速度,也很難在太陽系內自由馳騁。目前人類的飛行器達到第三宇宙速度還是在依靠行星的引力彈弓效應來實現的。
  • 了解一下 宇宙第一速度
    在很多地方我們常常聽到第一宇宙速度,不過很多人並不知道它是什麼意思?第一宇宙速度分為兩個別稱:太空飛行器最小發射速度、太空飛行器最大運行速度。在一些問題中說,當某太空飛行器以第一宇宙速度運行,則說明該太空飛行器是沿著地球表面運行的。
  • 不達到第一宇宙速度的條件下,爬一個無限高的梯子,能出地球嗎?
    但有一點要確認一下的是,當它真正遠離地球時,無論它是否原因,它的速度會逐漸超過第一宇宙速度,第二宇宙速度,第三宇宙速度......一直無限接近光速!欲知後事如何,且聽下文分解!為什麼火箭要7.9千米/秒才能飛出地球,而螞蟻爬梯子也能爬出地球?
  • 發射衛星要達到第一宇宙速度嗎?帶你了解衛星那些事
    這個初速度就是第一宇宙速度。第一宇宙速度跟衛星的運行速度和發射速度又是什麼關係呢?運行速度,顧名思義,就是衛星在軌道上實際的運行速度。從能量的觀點說,不考慮阻力的影響,在總能量一定的條件下,高度越高,勢能就越大、動能就越小。如果衛星繞地球做勻速圓周運動,軌道半徑越大,它的運行速度就越小。近地衛星因為其軌道半徑最小,所以其運行速度最大。
  • 宇宙6大速度,人類僅僅達到第三,達到第六可以飛到宇宙邊緣!
    宇宙6大速度,人類僅僅達到第三,達到第六可以飛到宇宙邊緣!現在通過科普大家都知道宇宙速度是指物體擺脫重力的速度。到目前為止,人類已經達到了第一和第二宇宙速度,並且正在與第三宇宙速度作鬥爭姑且算達到了,但這並不是極限。