第二宇宙速度和第三宇宙速度是怎么推出来的?能不能用通俗易懂的方法? 宇宙物理学、天体物理学和天文学有什么区别?

www.zhiqu.org     时间: 2024-06-01
一、第二宇宙速度和第三宇宙速度的推导
(一)第二宇宙速度的推导
第二宇宙速度是物体挣脱地球引力的束缚而成为绕太阳运行的人造行星,或飞到其他行星上去的飞船所具有的最小速度,也叫脱离速度.
设物体的质量为m,由地面克服地球引力飞至无穷远处,需做多少功呢?
如图所示,地面a处离地心为R0,即Oa=R0,Ob=R1,Oc=R2…O∞=R∞
物体在a处受引力F0=G
;b处受引力F1=G
;…
物体由a移到b,需克服引力做功W1=
01(ab).由于F0到F1中力是变化的,为此采取近似方法:
01=G
这样由于
,故F0>
01>F1
所以W1=G
即W1=GMm(
)(物体由a→b)
同理
W2=GMm(
)(物体由b→c)
W3=GMm(
)(物体由c→d)

W∞=GMm(
)
物体由a移到无限远处时,共需做功
W=W1+W2+…=GMm(
)=GMm/R0.式中
=0
故物体在地面上需要具有动能
mv22=GMm/R0
所以,第二宇宙速度v2=
=11.2
km/s(式中G为引力常量,M为地球的质量,R0为地球半径)
(二)第三宇宙速度的推导
物体要进一步挣脱太阳的引力束缚,飞到太阳系以外的宇宙空间去所必须具有的最小速度,叫第三宇宙速度,也叫逃逸速度.
根据推导第二宇宙速度的同样道理可知,物体为了挣脱太阳的引力飞出太阳系,必须具有速度v′=
,式中M日=2×1030
kg,R日地=1.49×1011
m
所以v′=42.2
km/s
物体是由地面出发的,地球围绕太阳公转的线速度v线=29.8
km/s,如果物体顺着地球运动的轨道切向飞出的话,便可借助于地球的公转线速度,因而只需Δv=v′-v线=42.2-29.8=12.4
km/s就行了.但是,物体要飞出太阳系,要克服太阳的引力,首先要挣脱地球引力的束缚才行.故物体在地面上应该具有的动能为
mv32=
mv22+
m(Δv)2
故v3=

km/s=16.7
km/s

宇宙物理学,天体物理学和天文学有什么区别~

天文学是一个广泛的概念。只要研究内容与地球外的事物有关,就都是天文学的研究内容。
天文学经过数千年的发展,研究内容越来越专,越来越细,于是就产生了许多分支。专门研究天体结构与演化规律的天文学学科,就是天体物理学。其中又分行星物理学、恒星物理学等。
而以物理学方法,把整个宇宙作为研究对象的天文学分支,就是宇宙物理学了。就是用物理学的方法,研究宇宙整体的产生、演化规律的天文学学科。

天文学,天体物理学,宇宙物理学三者之间是包含的关系,前面的包含后面的,但由于现代的天文学主要依靠物理学理论研究,所以天体物理学几乎和天文学等同了!而宇宙学则专门研究总体上的整个宇宙的情况,至少也是星系量级上的,而不包括行星、恒星这些。

所以你想探索地外生命,就学宇宙物理学!


#郟童鲁# 第二宇宙速度和第三宇宙速度是如何计算出来的?? -
(13874659009): 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 (mV^2)/2-GMm/r^2*dr=0; 由微积分dr=r地 解得V=√(2GM/r) 这个值正好是第一宇宙速度的√2倍.

#郟童鲁# 第二宇宙速度,第三宇宙速度怎么求? -
(13874659009): 第二宇宙速度. 从地球表面对万有引力进行定积分到无穷远处,求出将物体移动出地球引力圈所需克服的引力势能.然后将此势能换算为动能. 第三宇宙速度. 第一步,按第二宇宙速度的算法,算出从地球公转轨道将物体移动出太阳系所需克服的引力势能,换算为地球轨道太阳逃逸速度V1. 第二步,用V1减去地球的公转速度,求得物体逃逸时相对地球的速度V2. 第三步,以大于第二宇宙速度从地球发射出去的物体,在逃离地球后剩余的动能应该等于初始动能减去引力势能.因此以V2的动能加上第二宇宙速度的动能就等于发射时的动能.将此动能换算为V0,就是第三宇宙速度.

#郟童鲁# 地球第二宇宙速度和第三宇宙速度是怎样计算出来的详细些
(13874659009): 第一宇宙速度 人类的航天活动,并不是一味地要逃离地球.特别是当前的应用航天器,需要绕地球飞行,即让航天器作圆周运动.要作圆周运动,必须始终有一个力作用在...

#郟童鲁# 第二宇宙速度与第三宇宙速度是怎么样转换的?
(13874659009): 两个不能转换,但是第二宇宙速度是脱离地球引力的,第三宇宙速度是摆脱太阳引力的,如果非说要转换的话加速就可以转换了

#郟童鲁# 第二·三宇宙速度怎么计算出来的???
(13874659009): G*M*m/r^2 = m*(v^2)/r G引力常数,M被环绕天体质量,m环绕物体质量,r环绕半径,v速度. 得出v^2 = G*M/r,月球半径约1738公里,是地球的3/11.质量约7350亿亿吨,相当于地球质量的1/81. 月球的第一宇宙速度约是1.68km/s. 在根据:...

#郟童鲁# 第二第三宇宙速度怎么推倒出来 -
(13874659009): 三个宇宙速度的推导都涉及到万有引力公式.公式为:G*M*m/R*R,还有一个是圆周运动规律公式:ma=m*V*V/r,还需要有动能计算公式:Ek=(1/2)*m*V*V.需要利用的原理有匀速运动时受力平衡,以及机械能守衡定律.(一)第一宇宙速度...

#郟童鲁# 物理好题目第二与第三宇宙速度是怎样测得的?谢谢了!!
(13874659009): 第二宇宙速度--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...

#郟童鲁# 第二宇宙速度和第三宇宙速度是如何计算出来的?如题,最好能简短一点儿,必须是正确的呦!o(∩ - ∩)o... - 作业帮
(13874659009):[答案] 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...

#郟童鲁# 宇宙第二、三速度是怎么算来的?
(13874659009): 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) 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. 改成太阳的引力计算即可

#郟童鲁# 如何推出第三宇宙速度
(13874659009): 所谓第三宇宙速度,就是从地球表面发射,并能够挣脱太阳引力的束缚,飞出太阳系时必须具有的速度. 我们计算一下,如果不考虑地球引力,从地球轨道的地方出发,要想飞出太阳系,需要具有多大的速度呢?假这个速度是V,那么可证明,...