为什么要达到第一宇宙速度才能飞出地球(地球的第一宇宙速度)
为什么要达到第一宇宙速度才能飞出地球(地球的第一宇宙速度)
答:哈哈,看了下面的答案,没想到“炸”出好多物理“小白“,可以肯定地回答:如果你以1m/s相对于地球的恒定速度飞向太空,你不仅可以飞出地球,而且飞出太阳系,飞出银河系都没有问题。
而且和各个宇宙速度一点关系都没有,你只要以1m/s,哪怕是1cm/s都行,然后肯定会飞向太空,完全不必考虑宇宙速度。因为这时候的宇宙速度,对你的飞行方式没有任何指导意义!
那么为什么不需要考虑宇宙速度呢?
那是因为你的运动,不是靠着惯性飞向的,你需要时时刻刻消耗燃料!宇宙速度说的是接下来靠着惯性飞行的最小速度!
题设以1m/s的匀速速度运动飞向太空,根据相对运动,x秒后距离地球x米,只要有足够的时间,你要飞多远都行!!!
你的速度相对于地球永远是1m/s,在地球附近是1m/s,在150km处也是1m/s,根本不需要考虑各种宇宙速度,也不需要达到哪个宇宙速度,因为你的速度永远是1m/s。
但是也决定了,你不可能凭借惯性,在地球近地轨道附近,绕着地球做圆周运动。
但是理论上存在一个轨道,可以让你以1m/s的速度,围绕地球做圆周运动,可能在几千万公里之外,那时候其他天体的引力已经不能忽略了!
宇宙速度
这里,很多人对宇宙速度存在误解,而且还是非常大的误解:
第一宇宙速度:物体围绕地球附近,作匀速圆周运动的速度,v1=7.9km/s,重点是“地球附近”;
第二宇宙速度:物体从地球表面发射,脱离地球引力场的最低速度,v2=11.2km/s;
第三宇宙速度:从地球表面发射物体,能脱离太阳引力的最低速度,v3=16.7km/s;
第四宇宙速度:脱离银河系引力的速度,v4=110~120km/s;
其中,我要说的是第三宇宙速度v3=16.7km/s,一个常识地球围绕太阳运转的速度为29.8km/s,已经远远超过了第三宇宙速度16.7km/s,那么为什么地球没有飞出太阳系呢?
那是因为,我们在计算第三宇宙速度时,把地球的自转速度考虑了进去,借助地球的公转,大大降低了实际的逃逸速度。
如果不借助地球的公转,地球轨道处的逃逸速度为42.2km/s,所以地球不可能逃出太阳系。
对于地面附近的第一宇宙速度为7.9km/s,再往上升高,比如150km处的卫星,只需7.8km/s。
当该轨道上的航天器,达到第二宇宙速度后,就可以完全凭借惯性飞出太阳系,如果速度刚好是11.2km/s,那么航天器在单独引力下飞行,飞到无穷远后速度接近零,这就是第二宇宙的意义!
(1)实际过程中,我们不会使用匀速飞行的方式,因为引力的变化随着距离的二次方成反比,意味着你要以复杂的能量输出来抵抗引力,才能达到匀速,这种方式是不可取的。
(2)简单的做法,是我们只需要最先给航天器一个较大初速度,以后进行修正和调整即可,这时候看的就是宇宙速度。
如果你要绕地球飞行,就要达到第一宇宙速度;你要飞出地球,就压达到第二宇宙速度;你要飞出太阳系,就要达到第三宇宙速度;当速度达到之后,剩下的靠着惯性飞行就行,无需继续注入额外加速的燃料,当然你要留一点燃料来进行轨道修正等等。
好啦!我的答案就到这里,喜欢我们答案的读者朋友,记得点击关注我们——艾伯史密斯!
当然可以啦。题主给的条件相当强大,不要说离开地球了,偌大的宇宙,你想去哪就去哪,根本无视引力(不考虑广义相对论),就是速度慢了点。
可能有人想不通,中学物理不是告诉我们:绕地球飞行速度至少7.9千米每秒,脱离地球引力控制至少11.2千米每秒。而现在速度才1米每秒,怎么就能飞出地球呢?
分两点解释:
①这里的7.9km/s、11.2km/s(也就是第一、二宇宙速度),其实是指瞬时速度。只要航天器在地面发射时速度达到这个数值(仅考虑引力),之后就不再需要动力了,而且能达到绕地或者脱离地球引力的目的。
②再来看题主给的条件,以每秒一米的速度升空,很显然这是一个持续恒定的过程,由于引力的存在,需要不断的输出动力来保持速度稳定。
但这个条件强大就强大在这,因为它只要保持输出动力和阻力平衡即可,且默认了动力能源无限多这一条件。
因此无论是多么强的引力,它只管每秒一米,慢慢的往上爬就行,总会爬上去的。
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