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如何求第三宇宙速度.doc

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为了你_迷失了原来的我 2017-09-01 评分 0 浏览量 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《如何求第三宇宙速度doc》,可适用于工作范文领域,主题内容包含如何求第三宇宙速度再议“如何求第三宇宙速度”一、提出问题在地球表面上的物体克服地球和太阳引力的束缚而飞离太阳系必须具有的最小速度叫做第三宇宙速度也叫符等。

如何求第三宇宙速度再议“如何求第三宇宙速度”一、提出问题在地球表面上的物体克服地球和太阳引力的束缚而飞离太阳系必须具有的最小速度叫做第三宇宙速度也叫逃逸速度。对于第三宇宙速度的计算可以用不同的方法一般情况是以地球为参考系的其计算结果为kms但是《物理教学》中的《如何求第三宇宙速度,》分别以地球和太阳为参考系的两种方法得到的结果却不同其结果分别是kms和kms。那么到底哪种计算方法或哪个结果是正确的呢,这就是本文首先要讨论的问题。另外宇宙第三速度对于不同物体是不是都是一样的呢,这是第二个要讨论的问题。二、计算方法先求地球绕太阳公转的线速度u可以采用不同方法:方法一:利用牛顿第二定律由万有引力等于向心力后面计算中u取kms。实际上地球公转轨道是椭圆形而不是圆形公转速度u和地球公转轨道半径有变化但是把地球公转运动看成匀速圆周运动并不影响此题的计算这里不再进行详细讨论。接着求当克服了地球引力束缚而在地球公转轨道上运行后物体为能克服太阳引力束缚而飞出太阳系的最小速度设为v(此时v以太阳为参考系)。根据机械能守恒有再求物体在地球表面的发射速度即宇宙第三速度(以地球为参考系)。如果物体从地面出发顺着地球公转运动的轨道切向飞出的话便可借助于地球的公转速度因而在飞离地球后相对地球的速度只需vu而不需要达到v但仍然满足相对太阳的速度为v。由于地球公转轨道可以看成圆形太阳引力与“物体地球”体系速度方向垂直从而不做功故宇宙第三速度可以通过该体系机械能守‎‎恒求得。下面结合个人理解回顾总结一下《如何求第三宇宙速度,》中的两种不同求法:()以地球为参考系(可忽略太阳的影响故为惯性系)物体在地球表面时相对地球的速度为动能为“物体地球”体系势能力其中m为物体质量为地球半径。当其远离地球而在地球公转轨道上运动时物体相对太阳的速度是v相对地球的速度为由于物体与地球的距离R很大“物体地球”体系势能为()的意思是如果物体从地球发射必须加地球引力势能如按太阳算(右边)则不用。而两边都应有太阳引力势能抵消。三、分析讨论分别以地球和太阳为参考系两者都是惯性系计以上两种求第三宇宙速度方法算过程好象都有问题为什么得出的结果是不同的呢,哪一个是正确的呢,其实以地球参考系的方法是正确的第三宇宙速度应约为kms而以太阳为参考系的方法在考虑某些细节问题还不够全面从而导致结果跟实际值相差较大。本文前面提到过以太阳为参考系时《如何求第三宇宙速度,》认为“考虑到物体质量比地球小得多在物体飞离地球过程中地球速度(从而动能)几乎不变。”这句话是不是有道理呢,确实地球质量M大速度几乎不变但是速度几乎不变动能可以看成几乎不变吗,不难看出虽然地球速度改变量时v很小但是地球质量M很大地球动能的改变量就不一定很小所以相对物体动能的改变量而言就不能忽略不计。那么以太阳为参考系时如果要考虑地球动能的改变该怎么求第三宇宙速度呢,计算方法如下所示:其结果与()式结果完全相同可见这种方法是合理的。四、深入研究在前面的计算中我们认为地球速度的改变量v很小如果考虑v带来的影响结果又会怎么样呢,计算过程可以取地球或太阳为参考系下面以地球为参考系为例进行计算。很显然物体远离地球而在地球公转轨道上运动时地球相对太阳的速度为uv物体相对太阳的速度是v相对地球的速度为根据“物体地球”体系机械能守恒有五、结论本文介绍了两种分别以地球和太阳为参考系的计算方法结果表明第三宇宙速度对于不同物体并不是一样的而跟物体的质量m和地球的质量的比值k有关系所以严格讲第三宇宙速度并不是kms从理论上讲可以取得更小但是当时即物体的质量为地球质量的时(但这实际上是不大可能的)第三宇宙速度也不过是kms跟kms相差不大所以把第三宇宙速度确定为kms是合情合理的。另外并不是只要物体的速度大小达到了km,s就能飞离太阳系还要满足其方向是顺着地球公转运动的轨道切向飞出

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