第二宇宙速度是多少 第二宇宙速度公式推导过程

思而思学 2023-10-31 10:20:29

答:第二宇宙速度是逃离出地球引力的卫星发射速度最小值。

在地球表面,以第二宇宙速度发射的卫星(或更大的速度),会从地球场中逃逸出来,成为绕着太阳运行的卫星。

如果卫星以第三宇宙速度发射,就是能摆脱太阳的引力了。

数值上,第二宇宙速度是11.2km/s。

【问:北极处与赤道处的g哪里的大?】

答:北极(与南极)的g更大些。

首先,地球是一个椭球体,像个桔子,北极距离地心更近,因此万有引力更大。

此外,北极处的物体并不随着地球旋转,不需要向心力,而赤道上的物体在绕地轴旋转,万有引力中要有相当一部分提供自传的向心力,g就偏小。

万有引力是重力与向心力之和。

【问:竖直放置弹簧的振动是简谐振动吗?】

答:这种运动模式是简谐振动。

物体所受的力跟位移成正比(f=-kx)的运动称之为简谐振动。

显然,静止时位置为振动的平衡位置,此时弹力等于重力(kd=mg);d为弹簧的形变量。

将振子向下拉a,放开后振子开始振动,振幅为a。

(注:小球不与弹簧脱离。

)振动到平衡位置下方时,位移向下,向下为正,有公式f(回)=-k(d+x)+mg=-kx;质点振动到平衡位置上方,其位移向上,向上为正,则有f(回)=k(d-x)-mg=-kx;(同学们可以运算一下)综上所述,在运动过程中,总满足公式f(回)=-kx的要求。

【问:楞次定律是什么?】

答:楞次定律:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

感应电流所产生的磁场,不一定与原磁场方向相反,只是在原磁场的磁通量增大时两者才相反;在磁通量减小时,两者是同样。

楞次定律的核心是:阻碍,这二字。

【问:学物理需要错题本吗?】

答:当然有用了,错题本是漏洞的记录,是重要的学习工具,很多物理成绩好的学生,都有自己的错题本。

提醒你,错题本一定要多看。

以上第二宇宙速度大小多少?由思而学教育网小编整理,希望能够帮助同学解决一些关于物理上的问题,下面是小编关于物理学习方法及技巧的一些经验。

大家应该能够感觉得到,平时练习的题目很多都差不多的,因为高中物理知识点本身数量有限。所以,我们要多进行反思总结,要保证之前所做过的题目不再错。因为在高考的时候,物理试卷上的题目在平时的时候都做过,而且做过不止一遍。如果真正能够做好反思总结的话,那么物理得满分也是很轻松的。

说实话,现在的物理考试并没有很难的题目,至多是和生活实际相联系一下下。而联系实际的题目往往也并不太难,只不过没读题目就吓倒了一批人。物理考试至少有百分之七八十的题目属于简单或中等题,所以对于大多数人来说,重点还是打好基础,做好简单中等题;再说,也只有这些题做好了,才有时间和能力去做所谓的难题。再提醒各位一句:所谓中等难度题,就是稍微复杂一些的简单题而已。

高一物理必修2第六章万有引力与航天中研究了三个宇宙速度。其大小分别为:

第一宇宙速度7.9km/s;

第二宇宙速度11.2km/s;

第一宇宙速度16.7km/s;

本文依据第二宇宙速度的定义与功能关系,把第二宇宙速度的大小推导过程做个解析。具体如下:

(1)第二宇宙速度的定义

在地球表面以该速度发射卫星,卫星会逃逸出地球引力,最终围绕太阳做运行,这样的最小速度称之为第二宇宙速度,也叫地球逃逸速度。不难看出,各种行星(比如火星)探测器的起始飞行速度都高于第二宇宙速度。

(2)功能关系概述

从功能关系来看,航天器在地球表面获得的初始动能,一部分克服地球万有引力的势能,留下的是在自身逃逸后的动能。(这一过程是不计大气层摩擦的)

第二宇宙速度是所有逃逸速度中最小的,也就是说克服地球万有引力的势能后其动能为零,换句话说,就是在地球表面所具有的能量都转化为势能了。

万有引力所对应的势能与重力势能类似,是一个相对的量。一般我们规定无穷远处的势能为零,显然在地球表面的势能是负值。

(3)具体推导过程

一个航天器在地面开始运动到脱离地球引力范围(相当于上升到无限远处)的过程中,克服引力做功,动能减少,所以初始动能必须不小于脱离过程中克服引力所做的功。

………………………………①

但同一物体在不同高度处所受地球引力并不相等,随着物体高度的增加,地球引力将逐渐减弱。因此,功的数值不是简单地用就可以计算的。

我们采用微积分的思想来求解

根据万有引力定律,如果用G表示万有引力恒量,M表示地球的质量,m表示物体的质量,r表示物体离地心的距离,R为地球半径。则物体在离地心r处所受地球引力为

则在物体上升dr的过程中,克服引力做功为

……………………………… ②

对上式积分,积分限为从R积到∞,

所以,从地球表面到无穷远处过程中克服引力所做的功为

………………………………③

结合①、③可以得到

……………………………④

(从这一表达与第一宇宙速度的表达式对比,可以得出第二宇宙速度是第一宇宙速度的√2倍。)

把Nm2/kg2,

kg,

m,

带入上式即可计算出第二宇宙速度的大小为km/s.

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