三大宇宙速度分别是什么?定义呢?
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/11/29 23:06:19
三大宇宙速度分别是什么?定义呢?
三大宇宙速度分别是什么?定义呢?
三大宇宙速度分别是什么?定义呢?
定义
从研究两个质点在万有引力作用下的运动规律出发,人们通常把航天器达到环绕地球、脱离地球和飞出太阳系所需要的最小速度,分别称为第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度.
第一宇宙速度（V1）
航天器沿地球表面作圆周运动时必须具备的速度,也叫环绕速度.按照力学理论可以计算出V1＝7．9公里／秒.航天器在距离地面表面数百公里以上的高空运行,地面对航天器引力比在地面时要小,故其速度也略小于V1.
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.
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.
三大宇宙速度计算
第一宇宙速度:在以地球为半径的轨道上运行的速度,万有引力=向心力,GM/R^2=V^2/2
第二宇宙速度:能脱离地球引力到达无穷远处的最小速度,此时在无穷远处总能量为零,根据机械能守恒1/2V^2(动能)-GM/R(势能,是负的)=0
第三宇宙速度:能脱离太阳的引力到达无穷远处的最小速度,这样只需把第二宇宙速度方程中地球的质量换成太阳的质量,地球半径换成地球公转轨道半径就行了,但不同的是,解出速度后,还要再减去地球的公转速度才是最终的第三宇宙速度,因为地球的公转已经提供了一定的动能了,况且发射速度都是相对于地球来说的.
注：上面的方程中m（发射体的质量）都已经约去,所以像1/2V^2并不是真正的动能表达式,只是为了说明这个式子的物理意义.还有,第一第二宇宙速度的表达式中GM可以用gR^2来代换,这样就不必知道地球的质量了,地球半径为6400km.