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2018军队院校招生文化科目《物理》高中阶段考点:万有引力定律

时间:2017-12-25 17:15 来源:准维教育军队考试网 作者:准维教育 阅读:

2018军校考试|2018年军队院校招生文化科目《物理》高中阶段考点:万有引力定律


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  万有引力定律:任意两个质点有通过连心线方向上的力相互吸引。该引力大小与它们质量的乘积成正比与它们距离的平方成反比,与两物体的化学组成和其间介质种类无关。

  公式表示:

  F: 两个物体之间的引力

  G:万有引力常量

  m1: 物体1的质量

  m2: 物体2的质量

  r: 两个物体之间的距离(大小)(r表示径向矢量)

  依照国际单位制,F的单位为牛顿(N),m1和m2的单位为千克(kg),r 的单位为米(m),常数G近似地等于G=6.67×10⁻¹¹ N·m²/kg²(牛顿平方米每二次方千克)。

  从研究两个质点在万有引力作用下的运动规律出发,人们通常把航天器达到环绕地球、脱离地球和飞出太阳系所需要的最小发射速度,分别称为第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度。

  第一宇宙速度(V1):

  航天器沿地球表面作圆周运动时必须具备的发射速度,也叫环绕速度。按照力学理论可以计算出V1=7.9公里/秒。航天器在距离地面表面数百公里以上的高空运行,天空对航天器引力比在地面时要小,故其速度也略小于V1。

  第二宇宙速度(V2):

  当航天器超过第一宇宙速度V1达到一定值时,它就会脱离地球的引力场而成为围绕太阳运行的人造行星,这个速度就叫做第二宇宙速度,亦称脱离速度。按照力学理论可以计算出第二宇宙速度V2=11.2公里/秒。由于月球还未超出地球引力的范围,故从地面发射探月航天器,其初始速度不小于10.848公里/秒即可。

  第三宇宙速度(V3):

  从地球表面发射航天器,飞出太阳系,到浩瀚的银河系中漫游所需要的最小发射速度,就叫做第三宇宙速度。按照力学理论可以计算出第三宇宙速度V3=16.7公里/秒。需要注意的是,这是选择航天器入轨速度与地球公转速度方向一致时计算出的V3值;如果方向不一致,所需速度就要大于16.7公里/秒了。可以说,航天器的速度是挣脱地球乃至太阳引力的唯一要素,目前只有火箭才能突破该宇宙速度。

  第一宇宙速度:在以地球为半径的轨道上运行的速度,万有引力=向心力,

  第二宇宙速度:能脱离地球引力到达无穷远处的最小速度。此时在无穷远处总能量为零,根据机械能守恒1/2mV^2(动能)-GM/R(势能,是负的)=0

  第三宇宙速度:能脱离太阳的引力到达无穷远处的最小速度。这样只需把第二宇宙速度方程中地球的质量换成太阳的质量,地球半径换成地球公转轨道半径就行了。但不同的是,解出速度后,还要再减去地球的公转速度才是最终的第三宇宙速度;因为地球的公转已经提供了一定的动能了,况且发射速度都是相对于地球来说的。

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