第三宇宙速度的推导
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第三宇宙速度是物体从地球表面发射,摆脱太阳引力束缚,飞出太阳系所需的最小速度,其数值约为16.7千米/秒。推导第三宇宙速度的方法主要有以下几个步骤:
1. 考虑地球的公转速度:地球绕太阳公转的速度约为29.8千米/秒。由于地球的公转,地球上的物体也具有相同的速度。因此,物体要脱离太阳系,首先需要克服地球的引力,即达到第二宇宙速度11.2千米/秒。
2. 计算物体脱离太阳引力的速度:物体要摆脱太阳的引力,需要具有足够的动能,即其速度的平方等于太阳的引力常数G与太阳质量M和物体质量m的比值,再除以物体与太阳的平均距离R。即v = √(2GM/R)。
3. 结合地球的公转速度:物体在地面上发射时,可以利用地球的公转速度,这样物体实际需要增加的速度为42.2千米/秒(即太阳的逃逸速度)与地球公转速度的差值,即12.4千米/秒。
4. 机械能守恒:物体在地面上发射时,其机械能守恒。即物体的动能(1/2mv²)与其引力势能(-GMm/R)的和,等于物体在无穷远处的动能(1/2mv'²)与其引力势能(-GM'm/R')的和,其中v是物体在地面上的速度,v'是物体相对于地球的速度,R是地球与太阳的平均距离,R'是地球的半径,M'是地球的质量。
5. 求解第三宇宙速度:结合上述分析,物体在地面上发射时,其速度v₃应满足v₃ = √(v₂² + v²),其中v₂是第二宇宙速度,v是物体相对于地球的速度增量。计算可得v₃ ≈ 16.7千米/秒。
通过上述步骤,我们可以推导出第三宇宙速度,这是物体进行星际旅行,摆脱太阳系引力束缚的关键速度。
参考来源
[1]第三宇宙速度_百度百科
百度百科
[2]第三宇宙速度推导
百度文库
[3]物理中第二宇宙速度推导第三宇宙速度怎么推导?
知乎
[4]第三宇宙速度推导
百度文库
[5]物理中第二宇宙速度推导第三宇宙速度怎么推导?
知乎
[6]高中物理:第三宇宙速度怎么求
查字典
[7]第三宇宙速度的推导李永乐(第三宇宙速度的推导)
跳动生活网
[8]第三宇宙速度的推导
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