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宇宙速度知多少
提到第一宇宙速度想必大家都不會(huì)陌生吧，好像在哪里見(jiàn)過(guò)聽(tīng)過(guò)，但就是想起不起來(lái)，那他到底是什么呢。
一、第一宇宙速度的概念
第一宇宙速度是指物體在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度，也有別名航天器最小發(fā)射速度、航天器最大運(yùn)行速度、環(huán)繞速度。通俗一點(diǎn)的來(lái)講就是說(shuō)如果你想要把一個(gè)物體送出地球，他至少需要達(dá)到的速度就是第一宇宙速度。
二、第一宇宙速度的來(lái)源
最早提出這個(gè)概念的人是牛頓(牛頓當(dāng)時(shí)稱之為環(huán)繞速度)，當(dāng)時(shí)的牛頓能提出這個(gè)概念也是源于他細(xì)心觀察生活的特點(diǎn)，他發(fā)現(xiàn)大炮發(fā)射出去的炮彈總會(huì)落地，而炮彈落地的距離和大炮的威力相關(guān)，大炮威力越大，落地距離越遠(yuǎn)，所以牛頓在想因?yàn)榈厍蚴菆A的，如果在山上架一門大炮威力足夠大的時(shí)候，是不是就可以讓炮彈繞著地球旋轉(zhuǎn)一直不落地?這就是著名的牛頓大炮的故事，而這其中提到保持炮彈不落地的出射速度就是第一宇宙速度。
三、第一宇宙速度是怎么算出來(lái)的呢
我們當(dāng)時(shí)上中學(xué)學(xué)到這個(gè)知識(shí)的時(shí)候只記得第一宇宙速度是7.9km/s，但這個(gè)數(shù)據(jù)是怎么算出來(lái)的呢？這個(gè)就要用到我們的兩個(gè)公式了，一個(gè)是萬(wàn)有引力公式，一個(gè)是向心力公式。
第一個(gè)萬(wàn)有引力公式想必大家并不陌生，這個(gè)是由著名的物理學(xué)家牛頓提出來(lái)的：
其中M、m分別代表兩個(gè)不同的物體的質(zhì)量，r代表兩個(gè)物體之間的距離，G為萬(wàn)有引力常量（ps：萬(wàn)有引力公式雖然是牛頓提出來(lái)的，但是萬(wàn)有引力常量G卻是一個(gè)叫做卡文迪許的科學(xué)家算出來(lái)的），這個(gè)公式想要闡明的道理其實(shí)就是任何兩個(gè)物體之間都存在著相互引力，而這個(gè)引力大小和兩個(gè)物體的質(zhì)量大小和物體間的距離有關(guān)，兩個(gè)物體的質(zhì)量越重相互引力就越大，兩個(gè)物體之間的距離越遠(yuǎn)則相互引力越小。
舉個(gè)例子，一個(gè)正常人類在地球上原地跳高一般能跳0.5米，但是如果這個(gè)人他跑到了月球上他就可以跳3米高，這個(gè)原因主要就是因?yàn)榈厍虻馁|(zhì)量比月球大得多。
了解完萬(wàn)有引力我們?cè)賮?lái)看看向心力，向心力其實(shí)就是一種維持物體做圓周運(yùn)動(dòng)的力。舉個(gè)例子，小的時(shí)候我們玩的溜溜球，如果我拿著繩子的一端甩動(dòng)溜溜球做圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)候突然松開(kāi)手，溜溜球就會(huì)直接飛出去，而你手上拿住繩子不讓球飛出去的力就是向心力，而向心力的計(jì)算公式的表達(dá)有兩種，這里我們只討論其中一種即：
從公式不難看出向心力的大小其實(shí)跟物體的質(zhì)量運(yùn)動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)半徑都有關(guān)。
那以上兩個(gè)公式到底和我們今天要講述的第一宇宙速度有什么關(guān)系呢，我們剛剛講萬(wàn)有引力公式說(shuō)的是任意兩個(gè)物體都存在相互引力，而向心力說(shuō)的是物體要做圓周運(yùn)動(dòng)就必須有一個(gè)向中心的力，那如果我們想讓物體繞著地球表面做圓周運(yùn)動(dòng)既不下落又不逃離地球的引力束縛，換一個(gè)角度來(lái)講其實(shí)就是讓物體受到的地球引力充當(dāng)向心力，所以我們可以得出一個(gè)公式：
運(yùn)用萬(wàn)有引力常數(shù)G，地球的質(zhì)量M，地球半徑r，可得出v≈7.9km/s。
通過(guò)上面一系列的介紹想必大家也一定對(duì)第一宇宙速度有所了解了吧，雖然當(dāng)時(shí)的牛頓提出的牛頓大炮試驗(yàn)在我們現(xiàn)在看來(lái)會(huì)因?yàn)榭諝庾枇Φ雀鞣N因素實(shí)現(xiàn)不了，但是牛頓的這種理念的提出讓我們?nèi)祟悓?duì)如何飛離地球更好的了解太空有了新的途徑和方案，也正因如此人類才會(huì)逐步的揭開(kāi)太空那一層層神秘的面紗。
