你听说过第一、第二、第三宇宙速度吗?今天我们首先就来一起快乐的看看第一宇宙速度。

在世界足球历史上,踢出的足球速度最快的是巴西人罗伯特.卡洛斯。咱们现在让他在珠穆朗玛峰上踢足球,显然他一脚踢出,足球肯定落到山下。如果他成为超人,一脚踢出,足球肯定落得离自己更远。如果他不停的加速,足球会落到哪里呢?[what]
小时候耳熟能详的苹果砸牛顿的故事告诉我们,只要有重力,苹果肯定落地。在地球上重力能消失吗?不可能。那重力能承担其他角色吗?可以,它可以充当向心力。所以不停的加速后,加速至某个速度,足球再不会回到地面了。于是第一宇宙速度V1就诞生了,由圆周运动的相关知识我们可以知道GMm/(R的平方)=m(V1的平方)/R。其中m为足球的质量,g为重力加速度,R为足球到地心的距离,如果足球刚好贴着地面飞一周,这个R就可以看做地球的半径。这样,第一宇宙速度V1=根号下(gR)=7.9千米/秒。
特别需要注意的是四点,
一是在理想情况下,物体在天体表面的重力大小等于天体对物体的万有引力大小。为什么可以这样认为?由牛顿第二定律知,F=ma。所以紧贴但不与地面接触的足球,F=GMm/(R的平方)=ma=mg。由此,GM=g(R的平方),这也是所谓的黄金代换。
二是如果以第一宇宙速度把足球踢出,足球会环绕地球转动,且环绕速度是第一宇宙速度。如果以大于宇宙第一速度的速度把足球踢出,会是什么情况?显然足球仍然不会回到地面。那它会不会离地面远一点了?环绕地球转动的速度会怎样改变呢?我们来看一看,原则当然是万有引力充当向心力。万有引力F=GMm/(r的平方)=m(v的平方)/(r的平方),r为足球到地心的距离,v是足球环绕地球转动的环绕速度。所以,v=根号下GM/r。显然踢球速度不断增大时,足球初动能越大,越能能克服更多的万有引力做功,所以r增大,显然v就相应变小了。
三是踢球速度和足球环绕地球转动的速度是两个概念,只是在紧贴地面的时候二者刚好相等。踢球速度越大,足球环绕地球转动的半径越大,足球环绕地球转动的速度反而越小了[呲牙]
四是人造卫星就是利用这个原理发射的,说白了第一宇宙速度就是使物体成为地球卫星的最小发射速度。所以踢球速度足够快,足球就成了地球的卫星。但是令人困惑的是现在所有发达国家的卫星发射中心都选在低纬度地区,原因是什么我还需要大神指教。那什么是第二宇宙速度呢?我们下节分解。
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