為什麼SpaceX的獵鷹火箭最高速度沒有達到第一宇宙速度,就離開地球了?

時間 2021-05-30 00:01:35

1樓:斯蒂夫勒

這個問題我估計樓主想問的是:為什麼沒有達到第一宇宙速度,依然火箭沒有隕落,成了繞地球旋轉的太空飛行器?

其實答案就是:隨著火箭的飛行,火箭與地球距離以線性增長時,以二次性減小,所以太空飛行器在全程沒達到這個速度,還是成了繞飛太空飛行器。而第一宇宙速度,是理想的太空飛行器、忽略阻力成為貼著地球表面繞飛太空飛行器所需要的速度。

2樓:蘇涵

第一宇宙速度,第二宇宙速度,第三宇宙速度都是指在地球上給物體乙個初速度然後不再施加其他動力的情況下的理論最小速度。所以如果是持續給物體動力,物理機械能持續提高,動能達不到那個值也是可以飛走的。

還有,第一宇宙速度確實是最小發射速度,但同時也是地球的最大環繞速度,也就是地球的衛星,越高速度是越慢的。

3樓:

各位(包括題主)要審題啊~(敲黑板)

圖上寫的是「Stage 1 Telemetry」,也就是第一級火箭遙測資料。第一級火箭是最初起飛點火,最後落回地面的部分,不能(也不需)入軌的。(最終入軌的是第二級)

順帶一提,這次直播是 SpaceX 第一次全程顯示第一級的資料。過去的直播確實都是顯示第二級資料直至入軌的。

此外,圖上單位是 km/h,6011 km/h 約為 1670 m/s,可見遠遠低於入軌速度。實際上別看第一級個頭更大,在大氣和飛行方向的影響下,它貢獻的橫向速度並不高。因為第一級主要工作是建立縱向速度和高度。

4樓:

不是只有達到第一宇宙速度才能離開地面,而是在只獲得乙個初速度,之後不進行任何加速時,才需要達到第一宇宙速度。

如果有推進裝置,能一直加速,哪怕是以乙個人類跑步的速度也能脫離地面。

5樓:

想來還是回答一下這個問題。

首先,這個問題有些誤導,離開地球這個說法有點問題,實際上來說,應該是繞地球做圓周運動。

spacex上發射初期就已經離開地球了,但我們明顯看到火箭速度從零開始加速。問題是,現在火箭幾乎垂直於地面上公升。根本不是做圓周運動,所以火箭的速度遠低於第一宇宙速度。

而火箭發射的初期垂直上公升是為了快速上公升到一定高度,這是的火箭所處高度的重力加速度減少。在這個高度上,火箭可以以乙個小於第一宇宙速度的速度繞地球做圓周運動。

還有乙個更直觀的說法,就是牛頓先生說的,你在地面平行地面方向扔乙個球,如果它不掉下來,那它必須到達第一宇宙速度。這裡的關鍵在於,這個球和spacex的我高度不一樣,重力加速度G不一樣,所以,它們為了不掉下來而需要的速度就不一樣了。

6樓:

這是一二級分離時候的速度,不是環繞速度。

另外7.9km/s的速度是赤道環繞速度,由於衛星要在大氣層外飛行,所有環繞速度都會比這個慢,達不到7.9km/s。

衛星發射當中我們一般不會單獨用實際速度來評估衛星的情況。因為地球衛星系統的機械能還有引力勢能,所以我們有乙個概念叫Δν。

衛星要環繞地球,那麼Δν必須達到7.9km/s,但是衛星的實際速度沒有這麼快,因為有一部分動能會轉移為引力勢能。

7樓:mikeuseit

第一宇宙速度是指太空飛行器沿地球表面作圓周運動時必須具備的發射速度,也叫環繞速度。按照力學理論可以計算出V1=7.9公里/秒。

太空飛行器在距離地面表面數百公里以上的高空執行,地面對太空飛行器引力比在地面時要小,故其速度也略小於V1 。

事實上人類發射的大多數物體終將再回到地球。

8樓:葉德禹

有些回答有問題啊,我來正視聽。

首先,科普乙個知識點。繞地衛星,軌道越低,速度越快。這個速度的方向是地球切線方向。

如果這衛星貼著地球表面飛,不考慮空氣阻力,那這速度就是第一宇宙速度。(知識點:萬有引力,向心力,圓周運動)

如果火箭先垂直地球表面往上飛,然後拐彎沿著地球切線方向飛,那它的速度不必要達到第一宇宙速度就能把衛星送入一定高度的軌道。

因為這軌道肯定高於地面,而我們知道,軌道越高,速度越低。

你的疑惑是教科書裡的一句話,(物體必須達到第一宇宙速度才能脫離地球。:)對吧?

其實這句話是這個意思,假設理想情況下,一衛星就是貼著地球表面飛。當然它現在對於地球切線方向上的速度是第一宇宙速度。這時,不需要任何動力也能維持這個狀態的。

在這種狀態下,衛星想脫離地球就太容易了,衝著地球放個屁,它就能離開地球。

如果是靜止在地球表面去發射,就需要推力巨大的助推火箭了。

9樓:Zawinzala

第一宇宙速度,是指太空飛行器沿地球表面作圓周運動時必須具備的速度,也叫環繞速度。

兄弟,第一宇宙速度不等於垂直方向的速度。。而是切線方向。。

垂直方向的速度,只要大於0就能飛。。

10樓:一異

樓上各位都沒察覺到乙個問題:所謂「第一宇宙速度」是按地面的重力加速度計算的,而實際衛星軌道上的重力加速度比地面小,相應的環繞速度都不到「第一宇宙速度」。

比如,「靜止衛星」的線速度只有約3 km/s。(起先算錯了,半徑當成了直徑。感謝 Tinglei Zhu 和 徐藝哲 指出)

計算方法為:

同步軌道半徑 = 同步軌道高度 + 赤道半徑 = 35786 + 6378 = 42164 km

同步軌道周長 = 2 × π × 42164 ≈ 264924 km

軌道週期按24小時計算,則:

V = 132462 ÷ 24 ÷ 3600 = 3.066 km/s

同樣的道理,處於離地不同高度,脫離地球所需要的逃逸速度也是不同的。隨著離地高度增加,逃逸速度也相應降低。所謂「第二宇宙速度」也是按地面重力加速度來計算的。

上面斜體部分描述是不確切的,感謝 徐藝哲 的指正。

第二宇宙速度不是按重力加速度計算的,而應該按重力勢能來計算。

逃逸速度計算公式為:

式中, 為引力常數。

如果 為地球質量, 為地球半徑,計算出來的結果就是通常所說的第二宇宙速度。

就像上面所說的,離開地面一定高度 ,則意味著 增加為 ( 為地球半徑),對應的逃逸速度將小於地面的逃逸速度。

對於地球地面來說,前面的逃逸速度計算公式也可以改寫為:

式中 為地面重力加速度, 為地球半徑。從這個公式中,並不能直接得出逃逸速度和半徑、重力加速度之間的關係。

當然,考慮重力加速度和距離的平方成反比,最終也能得到同樣的結論,但不如按前面的公式考慮直觀。

11樓:關爾潤之

高讚答案感覺一塌糊塗,什麼扔個石頭就回不來? 要和圓周方向相切好嗎。

我認為是還沒發射完成,此時的狀態不需要達到環繞速度,隨後還會繼續加速,否則在無動力情況下會再掉下來,(不信可以去坎巴拉太空計畫測試),最終實際在軌速度小於7.9,至於是多少根據軌道高度決定。

12樓:張文燁

7.9km/s這個宇宙第一速度是兩點要求下計算出來的:

①只受到引力作用

②高度為零

也就是說在軌太空飛行器都是小於這個速度才能維持在軌道的狀態的。如果想不明白可以去搜一下「同步衛星」

13樓:劉明全

其實幾大宇宙速度換乙個角度理解就很清晰了。

比如第一宇宙速度,怎麼來的呢?看看物體環繞地球與在地面相比有什麼變化。

1,物體高度變化,重力勢能增加。

2,物體速度變化,動能增加。

也就是說,如果想讓物體環繞地球,必須額外提供足夠的機械能。而這些機械能的量,就用第一宇宙速度表示。

第一宇宙速度所包含的動能,便等於讓物體環繞地球所需要提供的機械能(的最少量)。

那麼我們可以用各種方式提供機械能,比如真的以第一宇宙速度把物體從地面發射出去,如果沒有空氣阻力的話,這應該足夠讓物體繞地球運動。不過可惜現實上是不可能的。

現實中火箭發射都是逐漸加速,雖然整個過程可能一直沒有達到第一宇宙速度,但是整個過程消耗掉了相當於第一宇宙速度的動能。

甚至如果有一根繩子可以直接爬到太空,慢慢爬上去也是可行的,整個過程還是消耗掉了相當於第一宇宙速度的動能。

另外兩個宇宙速度也是一樣的道理。

14樓:劉澤坤

第一宇宙速度是指無持續動力的情況下可以繞地球飛行的最低速度…也就是說如果你往天上扔石頭(這裡說錯了…不是往天上扔,是要往前扔),你扔的速度超過了第一宇宙速度石頭就不會落地了而是繞著地球一直飛(當然了這是不考慮空氣阻力的情況下)。但是如果你給石頭上裝個引擎給他持續向上的動力,每秒1cm的速度也能離開地球

15樓:池知河烏

第一宇宙速度指的是從地球上發射,然後能環繞地球不掉下來的初速度。但是那是在沒有動力的情況下。

給你乙個梯子,你也可以爬出地球,不需要多大的速度。

16樓:

第一宇宙速度指的是環繞速度。

如果是有動力的情況下,不需要考慮速度,慢慢爬也可以離開地球。

另外這是是一二級分離,而且圖上速度是 6011 KM/H,第一宇宙速度要是 7KM/H的話,人類就可以跑步上天了

17樓:「已登出」

1、題主的截圖是一二級火箭分離,分離後一級火箭馬上掉頭返航,二級火箭點火繼續加速,直至進入預定軌道。

2、地球的第一宇宙速度是7.9KM/S,而不是7.9KM/H,而獵鷹9號的這次發射一二級分離時的速度大概是1.7KM/S(6011KM/H),這時候尚未入軌。

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