火箭的最小发射速度为什么是7.9km/s?

为什么不能是1m/s?然后再不断加速?非要刚开始就7.9km/s?... 为什么不能是1m/s? 然后再不断加速? 非要刚开始就7.9km/s? 展开
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coolmighty
2012-06-19
知道答主
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最小发射速度这个概念是错的
卫星或者宇宙飞船的轨道是由两部分能量决定的,即:重力势能+动能,重力势能= -GMm/r 动能=mv2/2
两个能量之和小于零,轨道为圆轨道或椭圆轨道(区别在于重力和所需向心力的大小关系)
两个能量之和等于零,轨道为抛物线轨道
两个能量之和大于零,轨道为双曲线轨道
以上轨道的环绕星体在其对应的圆锥曲线的焦点上,并且一般通过圆形轨道和椭圆轨道进行高低变轨,也可以通过抛物线或者椭圆轨道飞出某星体。

以圆形轨道为例,高度越高,线速度越缓慢
由于7.9km/s是在无动力条件下环绕地球赤道的环绕速度,我们发射飞行器则必定高于这个轨道,因此在该轨道上的速度是小于7.9km/s的
但由于动能和重力势能的转化关系为2:1
因此发射到更高的轨道需要的能量更多
因此,为了达到某一高度的轨道,我们只需要达到某一给定能量即可,这个能量由动能和重力势能组成,发射速度只表示动能,也就是需要能量的一部分(疏漏了重力势能的部分),因此最小发射速度这个概念是错误的,它不能完整地表达发射条件
应该为-------------最小发射能量。
该能量=mv2/2 其中v=第一宇宙速度
该速度已经是圆轨道环地球飞行器的最大需要速度了

假如在发射的时候,一个距离地球表面10m高度的卫星需要加速10秒,
发射距离地球表面36000km的同步卫星有如下方案
(1)10秒内达到需要速度,后面通过动能与重力势能的转换到达静止轨道
(2)通过不断的做功过程,把化学能转化为机械能,最终到达静止轨道
无疑方案一的需要速度是很大的,这对发动机的要求几乎是现有技术无法实现的,而且加速度过大对于飞行器其它组件的压力,包括空气阻力,超重压力都太大,容易引起变形破裂。

尤其是对载人航天,美国的F18战斗机在起飞时候的超重压力已经达到6倍重力,即一个70kg重的人,在F18起飞时,身上等于压着420kg重的物体,而F18的速度也才刚刚超过音速而已,如果非要达到静止轨道的所需速度,该速度比第二宇宙速度小一点,但会比第一宇宙速度大很多,粗略认为为10km/s,和340m/s的音速相比,大了30倍,那么在起飞的时候,就相当于12.6吨重的物体压在一个人身上,人早就被压成肉酱了

试想阿波罗登月的时候,赋予航天器的能量已经可以摆脱地球引力,这样的速度,将无人存活

综上所述
在发射的时候,只要持续对发射物体做功,使其能量达到要求
一本雅城
2010-05-31 · TA获得超过2237个赞
知道小有建树答主
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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,地面对航天器引力比在地面时要小,故其速度也略小于V1。

这应该是和第一宇宙速度密切相关的。以较低速度开始无法逃逸地面。

第一宇宙速度(又称环绕速度):是指物体紧贴地球表面作圆周运动的速度。

第二宇宙速度(又称脱离速度):是指物体完全摆脱地球引力束缚,飞离地球的所需要的最小初始速度。

第三宇宙速度(又称逃逸速度):是指在地球上发射的物体摆脱太阳引力束缚,飞出太阳系所需的最小初始速度。其大小为16.7千米/秒。

环绕速度和逃逸速度也可应用于其他天体。例如计算火星的环绕速度和逃逸速度,只需要把公式中的M,R,g换成火星的质量、半径、表面重力加速度即可。
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匿名用户
2010-05-31
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这是第一宇宙速度,拥有这一速度的物体在没有外力的影响下可以摆脱地球引力,这个速度下的向心力可以保证火箭围绕地球做近似圆周的运动,而不掉落。

但并不是说刚开始就7.9km/s,发射火箭从静止到7.9km/s,必然一开始速度是从0不断增大的啊,中间也肯定经历1m/s的这个速度。
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ffdyt
2010-05-31 · TA获得超过327个赞
知道答主
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应该是语言描述方面的问题。
可以这样理解:火箭的发射后的速度至少要达到7.9km/s,如果小于这个速度,火箭将无法进入环绕速度状态而坠落,可以宣布此次发射失败。
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