月球绕地球转速才1KM/S,还没达到第一宇宙速度,为什么月球不会撞上地球?
来源:学生作业帮助网 编辑:六六作业网 时间:2024/11/16 07:00:53
月球绕地球转速才1KM/S,还没达到第一宇宙速度,为什么月球不会撞上地球?
月球绕地球转速才1KM/S,还没达到第一宇宙速度,为什么月球不会撞上地球?
月球绕地球转速才1KM/S,还没达到第一宇宙速度,为什么月球不会撞上地球?
1.关于月球为什么不掉下来:月球虽受到地球引力,但这个引力穿过地心,没有形成力矩.忽略其他遥远星体的影响的话,月球在绕地过程中,受到的合外力矩为零,所以其角动量守恒.角动量等于m*v*r,其中,v为绕行速度,r为地月之间的距离.另外,由于引力始终与绕行方向垂直,所以在月球绕行方向的分动量也是守恒的.该分动量等于mv.月球的质量m不会变,所以根据动量守恒定理,其绕行方向的速度v也不变.又由于角动量也守恒,在m、v都不变的情况下,r当然也不变.如果月球落到地球上了,停止绕月转动,则其动量和角动量都变为零了,这是与动量守恒定律和角动量守恒定律相矛盾的.
2.关于月球为什么不需要达到第一宇宙速度:我们先来看看第一宇宙速度是怎样算出来的.在初中,我们认为地球对物体的引力等于物体质量乘以加速度:mg.而实际上,引力大小不仅与物体质量有关,还与地球质量有关,公式为:F=(G*Mm)/(r*r).其中F表示引力,G为万有引力常量,其值用实验测得G约为:6.67*10^-11(这里用^-11表示-11为指数);M为地球质量,约为5.98*10^24;m为物体质量,r为物体与地心之间的距离,对于离地面不太高的物体,可以近似认为r等于地球半径,约为6.37*10^6.通过计算,可得F约为9.8m,这个9.8就是我们平常用的重力加速度g,显然物体离地面越高,得出的g值将会越小.一个物体如果绕地球旋转,其向心力就是由引力提供的,而向心力的大小为m*v*v/r,这里v为物体绕地时的速度.当向心力同引力相等时,即9.8m=m*v*v/r时,物体就不会掉下来了.由这个等式,我们算得v约等于7.9千米/秒,这就是第一宇宙速度.可以看出,这个速度g只适用于离地面比较近的物体,因为我们用到的g是假定它与地球的距离等于地球半径的而求出来的.而对于月球这样离我们遥远的天体,其距离应该用近似值r=380000000米,这样可算得,月球受到的引力约为0.00276*m,这里m为月球质量.同样的这个力就是月球绕地的向心力,应该等于m*v*v/r,所以可求出v约为1.02千米/秒,这就是月球绕地的速度.
总言之,要达到“不落到地球上来”的目的,离地球越远的物体,所需的绕行速度越小.
第一宇宙速度是从地球发射环地卫星的最小速度,及卫星最大环地运行速度,离地球越远卫星运行速度越小.通过万有引力等于向心公式:GMm/R*R=mV*V/R(G为引力常数,R为月球到地球距离,M为地球质量,m为月球质量.)即可求的月球绕地球运行速度为1km/s.
第一宇宙速度是在地球上的物体脱离地球吸引所需要的最小速度,月球不是地球上的物体,比如说同步卫星,它相对地球的速度为零,可它还是在那里啊,没有掉下来
第一宇宙速度是指靠近地球表面的速度,也就是说是低轨道的速度。因为发射卫星时必须达到这个速度才能从地球表面发射出去。而月球因为离地球比较远,通过引力公式可以解释为什么速度小于第一宇宙速度。
还可以用角动量守恒解释这个问题.不知道楼主有没有注意过,用一条绳子系一物体在手上甩的时候,如果把绳子缩短,则物体随绳子缩短而转的越来越快.同样的道理,因为月球离地球很远,如果月球靠近地球回到近地轨道则速度...
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第一宇宙速度是指靠近地球表面的速度,也就是说是低轨道的速度。因为发射卫星时必须达到这个速度才能从地球表面发射出去。而月球因为离地球比较远,通过引力公式可以解释为什么速度小于第一宇宙速度。
还可以用角动量守恒解释这个问题.不知道楼主有没有注意过,用一条绳子系一物体在手上甩的时候,如果把绳子缩短,则物体随绳子缩短而转的越来越快.同样的道理,因为月球离地球很远,如果月球靠近地球回到近地轨道则速度也会很快,这个速度要大于第1宇宙速度.
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第一宇宙速度是脱离地球所需最少速度.通过万有引力等于重力等于向心力求出.公式:GMm/R*R=mV*V/R(G为引力常数,R为地球半径,M为地球质量,m为月球质量,V为绕行速度).公式变形的GM/R=V*V.从此可以看出,R越大,V越小,应为月球绕行半径比地球半径大,所以速度小于第一宇宙速度....
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第一宇宙速度是脱离地球所需最少速度.通过万有引力等于重力等于向心力求出.公式:GMm/R*R=mV*V/R(G为引力常数,R为地球半径,M为地球质量,m为月球质量,V为绕行速度).公式变形的GM/R=V*V.从此可以看出,R越大,V越小,应为月球绕行半径比地球半径大,所以速度小于第一宇宙速度.
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