第二宇宙速度和第三宇宙速度是如何推导出来的
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2024-12-22
第二宇宙速度v2是物体挣脱地球引力束缚,成为绕太阳运行的人造行星或飞往其他行星的飞船所必需的最小速度,也称为脱离速度,其数值为11.2km/s。而第三宇宙速度v′是物体进一步挣脱太阳引力束缚,飞出太阳系所必需的最小速度,通常被称为逃逸速度。根据推导第二宇宙速度的原理
第二宇宙速度v2是物体挣脱地球引力束缚,成为绕太阳运行的人造行星或飞往其他行星的飞船所必需的最小速度,也称为脱离速度,其数值为11.2km/s。
而第三宇宙速度v′是物体进一步挣脱太阳引力束缚,飞出太阳系所必需的最小速度,通常被称为逃逸速度。根据推导第二宇宙速度的原理,物体要想摆脱太阳引力飞出太阳系,需要的速度v′=,其中M日=2×1030kg,R日地=1.49×1011m。因此,v′=42.2km/s。
物体如果从地面出发,由于地球围绕太阳公转的线速度v线=29.8km/s,若物体沿着地球公转轨道的切线方向飞出,可以借助地球的公转线速度,因此仅需额外的速度Δv=v′-v线=42.2-29.8=12.4km/s。
然而,物体飞出太阳系的前提是先挣脱地球引力。因此,物体在地面上必须具备的动能为mv32=mv22+m(Δv)2。由此可得v3==km/s=16.7km/s。
综上所述,第二宇宙速度为11.2km/s,第三宇宙速度为16.7km/s,是物体离开地球、太阳,飞向宇宙空间的重要速度。
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