纽麦平板电脑怎么样:如何理解万有引力势能?如何求解第一第二宇宙速度?快!

来源:百度文库 编辑:高考问答 时间:2024/05/12 10:00:02

引力势能 物体系的各物体之间由于万有引力相互作用而具有的势能

第一宇宙速度 :环绕地球表面做匀速圆周运动的速度:V1=根号GM/R

第二宇宙速度 :脱离地球引力成为太阳系中的一个人造卫星的最小速度:V2=根号2Rg

从数值上就可以得到V1<V2

物体系的各物体之间由于万有引力相互作用而具有的势能叫做“引力势能”。例如地球周围各物体和地球之间有引力作用,因此这个物体具有引力势能。在物体远离地面的情况下,通常将距地心无限远处定为零势能状态(所以引力势能总是是负值),这时引力势能公式应为
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该式又叫引力势能公式,式中G是万有引力常数,M、m分别为地球和物体的质量,r是物体与地心之间的距离。

从研究两个质点在万有引力作用下的运动规律出发,人们通常把航天器达到环绕地球、脱离地球和飞出太阳系所需要的最小速度,分别称为第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度。

第一宇宙速度(V1) 航天器沿地球表面作圆周运动时必须具备的速度,也叫环绕速度。按照力学理论可以计算出V1=7.9公里/秒。航天器在距离地面表面数百公里以上的高空运行,地面对航天器引力比在地面时要小,故其速度也略小于V1。

第二宇宙速度(V2) 当航天器超过第一宇宙速度V1达到一定值时,它就会脱离地球的引力场而成为围绕太阳运行的人造行星,这个速度就叫做第二宇宙速度,亦称逃逸速度。按照力学理论可以计算出第二宇宙速度V2=11.2公里/秒。由于月球还未超出地球引力的范围,故从地面发射探月航天器,其初始速度不小于10.848公里/秒即可。

第三宇宙速度(V3) 从地球表面发射航天器,飞出太阳系,到浩瀚的银河系中漫游所需要的最小速度,就叫做第三宇宙速度。按照力学理论可以计算出第三宇宙速度V3=16.7公里/秒。需要注意的是,这是选择航天器入轨速度与地球公转速度方向一致时计算出的V3值;如果方向不一致,所需速度就要大于16.7公里/秒了。可以说,航天器的速度是挣脱地球乃至太阳引力的惟一要素,目前只有火箭才能突破宇宙速度。

当物体从距离地球中心r1运动很短距离到r2,(r1小于r2),引力做功为[GMm/(r1)^2]*(r1-r2)
=GMm/r1-GMm/r2
=-GMm/r2-(-GMm/r1)
(注意:势能变化是势能的增加量,末状态减初状态)

所以引力势能等于(-GMm/r)

第一宇宙速度:GMm/r^2=mv^2/r
GM/r=v^2
v=根号(GM/r)

第二没法求

求第二宇宙速度就要用引力势能。考虑地面上的速度为0的物体到离地球无穷远处时速度为0的机械能变化,即为引力势能的增加,正好是在地球表面人造卫星的动能的两倍。
这是思路,你自己慢慢做吧