公式推导:宇宙三大。
各位同学大家晚上好,老方又来了。老方今天给大家带来的是宇宙三大速度的推导。什么是宇宙三大速度?首先来看一下,宇宙三大速度分为第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度。
·第一宇宙速度是指脱离地球表面的速度,所以这个速度是大于等于7.9千米每秒。
·第二宇宙速度是脱离地球的吸引,这个速度是大于等于11.2千米每秒。
·第三宇宙速度是脱离太阳的吸引,所以这个速度是大于等于14.7千米每秒。
这三个速度一定是要记下来的,具体怎么推导?
·对于第一宇宙速度,先来看一下它是脱离地球表面,事实上会发现它离地面的距离是不是等同于刚好是贴着地面的,所以离地心的距离刚好是等于尺地,所以这个时候可以看作是近地卫星的速度。
·什么是近地卫星?所以这个时候近地卫星的速度是GMm/R2,这个时候地球的半径是R,所以会等于mV1/R,会有这么一个关系式,就是万有引力直接来提供向心力。
这个时候是有了第一个公式,第二个公式是黄金代换的公式,就是居大母,小母除以R,会等于mV,会有第二个公式,所以由这两个公式就可以得到,得到第一宇宙的速度会等于根号GR,会等于11,会等于7.7千米每秒,这个速度称之为第一宇宙速度。
这个速度实际上跟环绕速度是一样的,近地卫星的环绕速度是一样的,但是两者概念是不一样的,这是第一宇宙速度的推导。
·紧接来看一下第二宇宙速度,什么是第二宇宙速度?第二宇宙速度实际上是不是更多的时候是让我们了解到,从地球表面射出来的这颗卫星是不是要脱离地球吸引,这个时候规定,刚好脱离吸引的时候,这个时候速度刚好是等于0的,而这个位置实际上是不是等同于无穷远处势能也等于0的。
所以这个时候从能量守恒的角度来看一下,在地球表面上会发现是不是应该是它又分为动能和势能,地球上的动能是不是第二宇宙速度是不是1/2mV2(+势能),是不是再加上势能,势能是不是应该是有一个公式GMm/R,这个时候是有这么一个公式的,这个公式是告诉你势能的大小,最终实际上是不是应该是最终的动能是不是等于0,会有这么一个关系式,所以这个时候是不是应该是就可以得出速度的表达式。
再结合什么?黄金代换GMm/R2=mg,这两个式子联立一下,这个时候可以得到第二宇宙速度会等于什么?根号29R,这个式子称之为第二宇宙速度。
要记住有一个势能的表示,规定无穷远势能为0,这个时候实际上是离地心的距离,这个时候是有一个关系式,这个要稍微注意一下,当然势能的表达式也是可以推导的,今天先记住就可以了。