力学经典问题之三大宇宙速度求解及航天器发展简史介绍

力学的经典问题

- 解决三个宇宙速度

介绍

在天空中自由飙升是人类的永恒梦想。从最初的火箭尝试到现代航天器，人类通过地球重力的限制逐渐破裂。本文将带您探索实现太空导航的关键 - 解决三个主要宇宙速度的解决方案。

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航天器开发的简短历史

根据历史记录，我国的陶尚多是世界上第一个实践火箭飞行的人，他被称为“世界上第一个航天器人”。由于他在以前的战争中的一再成就，他被明朝的创始皇帝朱元赞授予了一千户家庭。从那时起，Tao 被称为“一万户家庭”。在他的晚年，Wanhu将47枚自制火箭绑在椅子上，坐在它们上，双手握着两个大风筝，然后要求某人点燃火。不幸的是，火箭在高海拔地区爆炸，他也为此牺牲了生命。然而，未来后代一直记得“一万架飞行天空”的故事，为了纪念他，国际天文联合会在月球上命名了一个火山口。

1783年，法国兄弟蒙哥尔夫（）成功制作了一个可以载人的热气球。同年，罗基埃（ère）在这个热气球上飞过凡尔赛宫25分钟，而人类确实开始了“空中时代”。 1852年，法国人基法尔（）与螺旋桨和方向舵一起飞艇，人类开始进行可控的航班。 1903年，赖特兄弟（ ）和其他人根据滑翔机制造了“传单”飞机，并完成了人类历史上的第一次连续飞行。第二次世界大战后，各国推出了大量新兴飞机和直升机，飞机开始进入快速而良好的发展阶段。

为了满足在地球外探索天体的需求，发射车出现了。自1957年以来，苏联首次使用发射车推出了首个人工卫星以来，到1980年代，全球各地已成功开发了20多个大型，中小型发射车。更著名的包括苏联的“东方”系列发射车，美国的“大力神”系列发射车和日本的“ H”系列发射车。中国根据液态弹道导弹开发了一系列“漫长的游行”火箭系列。在我国火箭发展的历史上，著名的科学家Qian 必须是做出巨大贡献的人之一。 Qian先生完成学业后，他放弃了美国的慷慨待遇和科学研究条件第一宇宙速度是什么，在艰苦奋斗之后返回祖国，并致力于祖国的航空航天行业。同时，Qian先生还在航空航天领域培训了一群顶级才能，例如Sun 为新中国提供。

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宇宙速度的概述

宇宙速度分为六个级别，本文侧重于前三个：

第一个宇宙速度：在表面上飞行的最小速度。

第二个宇宙速度：脱离地球重力的最低速度。

第三个宇宙速度：从太阳的重力中脱离的最低速度。

第一个宇宙速度v1

想象一下，我们站在地上，向前扔一个小球，会发生什么？显然，在重力的作用下，球会飞向地面时向前飞。如果投掷速度稍高一些怎么办？球会进一步飞行，随着球的动作增加，投掷距离将增加，但球最终将落回地面。如果飞机的发射速度达到一定的阈值，而地球被视为具有统一质量分布的球体，此时，重力不再是将飞机拉回地面的重力，而是飞机进行圆形运动的中心力。第一个宇宙速度是允许物体以地球中心作为地球中心和地球半径作为半径进行均匀的圆形运动，这是飞行靠近表面的速度。最好假设地球的质量是我，飞机质量为m，地球的半径为r，并且根据重力提供中心力。

然后使用重力的“金替代”在表面重力加速的帮助下消除重力常数

采取表面重力加速度G = 9.8m/s²，r =，您可以解决它

关于第一个宇宙速度，有一个“最大”和“最小值”。 “最大值”是指第一宇宙速度是飞机围绕地球移动的最大速度，因为根据基于通用引力定律计算的结果，轨道速度与圆形运动半径的平方根成反比。 “最低”意味着第一个宇宙速度是发射飞机所需的最低速度，我们可以直观地感觉到。我们认为飞机正在以第一个宇宙速度行驶。如果此时的点火加速，地球重力提供的中心力将不足以维持现有的循环运动状态，并且飞机的运动状态将成为椭圆运动。如果飞机到达距离时再次点燃，则飞机可以执行较大半径的圆形运动。

第二个宇宙速度v2

如前所述，第二个宇宙速度是飞机被太阳捕获而没有地球重力限制的速度。目前，力与运动之间的关系无法解决问题，需要借助能量关系来构建方程。摆脱地球限制所需的最小能量是飞机奔向无穷大所需的能量。如果无穷大的重力势能为0，并且当飞机刚刚到达无穷大时的动能也为0，那么可以通过将能量保存定律应用于由飞机和地球组成的系统来获得能量保护定律。

再次使用黄金代替它

换句话说，第二个宇宙速度是第一个宇宙速度的1.414倍。

第三宇宙速度v3

对第三宇宙速度的解决方案更为复杂。

首先，我们不考虑地球对飞机上的重力的限制。目前，将飞机摆脱太阳重力的限制需要多快？让我们首先解决地球围绕太阳的速度，这也是飞机在太阳绕地球轨道上持续速度移动的速度。

其中，太阳能MS = 1.989×10的功率为30，R是太阳和地球之间的距离，其大小为1.496亿公里（也可以通过“光线大约需要8分钟才能使光从太阳传播到地球大约需要8分钟”。根据解决第二个宇宙速度时的经验，飞机从天体的重力约束中逃脱所需的发射速度是其围绕天体均匀圆形运动的两倍。因此，不考虑地球的重力，飞机的发射速度为

这种速度比我们熟悉的第三个宇宙速度要大得多，更不用说尚未考虑地球的重力了。那是什么问题？实际发射车辆时，您可以使用地球围绕太阳的惊人速度，这可以大大节省发射车辆所需的燃料。从这个角度来看，启动速度仅需要42.11-30 = 12.11km/s。最后，考虑到地球的重力，我们可以写出方程式

使用刚刚发布的第二个宇宙速度来解决我们熟悉的第三个宇宙速度。

最后写

在本期中，我们使用解决问题的模型来帮助您了解三个宇宙速度的奥秘，并带您转过身在宇宙探索门的门口。我相信每个人都会有无休止的后果吗？因此，我希望将来，读者将深入学习这些知识，并揭示宇宙的更深层次。下周一见！

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