第一、第二、第三宇宙速度怎样计算出来的

Question

如题所述

Answer 1

　第一宇宙速度
[1]
（又称环绕速度）：是指物体紧贴地球表面作圆周运动的速度(也是人造地球卫星的最小发射速度)。大小为7.9km/s
——计算方法是v‵=gr
(g是重力加速度，r是星球半径)
　　第二宇宙速度（又称脱离速度）：是指物体完全摆脱地球引力束缚，飞离地球的所需要的最小初始速度。大小为11.2km/s
　　第三宇宙速度（又称逃逸速度）：是指在地球上发射的物体摆脱太阳引力束缚，飞出太阳系所需的最小初始速度。其大小为16.7km/s。
第二宇宙速度
　　11.2千米/秒
　　当物体（航天器）飞行速度达到11.2千米/秒时，就可以摆脱地球引力的束缚，飞离地球进入环绕太阳运行的轨道，不再绕地球运行。这个脱离地球引力的最小速度就是第二宇宙速度。各种行星探测器的起始飞行速度都高于第二宇宙速度。
　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。
　　假设在地球上将一颗质量为m的卫星发射到绕太阳运动的轨道需要的最小发射速度为v；
　　此时卫星绕太阳运动可认为是不受地球引力，距离地球无穷远；
　　认为无穷远处是引力势能0势面，并且发射速度是最小速度，则卫星刚好可以到达无穷远处。
　　由动能定理得
　　1/2*mv^2-gmm/r=0;
　　解得v=√(2gm/r)
　　这个值正好是第一宇宙速度的√2倍。

第三宇宙速度
　　16.7千米/秒
　　从地球起飞的航天器飞行速度达到16.7千米/秒时，就可以摆脱太阳引力的束缚，脱离太阳系进入更广漠的宇宙空间。这个从地球起飞脱离太阳系的最低飞行速度就是第三宇宙速度。
　　如果想使物体挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去，必须使它的速度等于或者大于16.7千米/秒，即第三宇宙速度。
　　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该宇宙速度。
　　有些人问：地球的速度已经超过第三宇宙速度了为什么没逃出太阳系？
　　答：三个宇宙速度都是指对地球球心的，第一宇宙速度7.9千米/秒,叫环绕速度,真正发射航天器时,只要有7.5千米/秒就够了,条件是在赤道上由西向东发射,借助约400m/s的地球自转速度就行了。第二宇宙速度是11.2km/s,叫脱离速度,达到它就可以离开地球。第三宇宙速度是16.7km/s,叫逃逸速度，再借助地球公转速度也就是说46.7km/s就可以逃出太阳系了。
第四宇宙速度
　　约110~120千米／秒
　　是指在地球上发射的物体摆脱银河系引力束缚，飞出银河系所需的最小初始速度。但由于人们尚未知道银河系的准确大小与质量，因此只能粗略估算，其数值在110~120千米／秒之间。而实际上，仍然没有航天器能够达到这个速度。

　

Answer 2

宇宙速度:
设地球和卫星的质量分别为M和m,卫星到地心的距离为r,卫星运动的速度为v.
由于卫星运动所需的向心力是由万有引力提供的,所以,
对于靠近地面的卫星,可以认为此时的r近似等于地球半径R,把r用地球半径R代入,可以求出:
这就是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度,叫做第一宇宙速度.
1,第一宇宙速度
从上式可以看出: ,卫星离地心越远,它运行的速度越慢.
卫星作圆周运动的半径越大,运行速度越小.
1,第一宇宙速度:v=7.9km/s (地面附近,匀速圆周运动)

2,第二宇宙速度:当物体的速度大于或等于11.2km/s时,卫星就会脱离地球的吸引,不在绕地球运行.我们把这个速度叫第二宇宙速度.达到第二宇宙速度的还受到太阳的引力.
如果人造地球卫星进入地面附近的轨道速度大于7.9km/s,而小于11.2km/s,它绕地球运动的轨迹是椭圆.
11.2km/s>v>7.9km/s
3,第三宇宙速度:如果物体的速度等于或大于16.7km/s,物体就摆脱了太阳引力的束缚,飞到太阳系以外的宇宙空间去.我们把这个速度叫第三宇宙速度.本回答被网友采纳