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1 # 我要選課
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2 # 刁博
你如果能夠做到“以一定的速度朝一個方向一直走”,那你當然可以逃離地球。比如,你在地球和月球之間連一架梯子,順子梯子一直爬,不用超過地球的宇宙速度即可到達月球。如果你的梯子能夠架的更遠,你持續不斷的爬甚至還能爬出太陽系。
這和宇宙速度矛盾嗎?不矛盾!還記得高中時學過的三個宇宙速度是怎麼算出來的嗎?第一宇宙速度是在地面上給物體一個初速度,這個初速度如若足夠大即可不再掉到地面上,這樣就成了一顆人造地球衛星。第二宇宙速度是在地面上給物體一個初速度,這個物體的初動能如若能夠超過把物體送到無窮遠克服地球引力做的功,物體就能不再圍繞地球轉。第三宇宙速度是在地球上將物體送出太陽系,如若物體的初動能超過把物體送到無窮遠克服太陽引力做的功,物體即可逃離太陽系。
理解了宇宙速度即可發現,這三個宇宙速度都是給物體一個瞬間的速度,只要保證給足了初速度,以後就不需要持續給物體提供動力。而人透過地月間的梯子爬到月球相當於需要持續的動力。如果有火箭能夠長時間提供充足的動力,當然可以不超過宇宙速度即可到達目的地。
如果你看的再仔細一些,你會發現幾乎所有材料介紹第一宇宙速度的時候只精確到7.9km/s,不會給出更精確的值。因為實際發射時不可能只給一個瞬間的初速度,多級火箭會一級級的提供動力,送到了更高的位置後宇宙速度就會變小,更精確的第一宇宙速度無意義,或者無精確的概念。
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3 # 觀上靈雲
回答這個問題既簡單又複雜,這裡就簡單的說吧。
想離開地球就必須擺脫地球的引力,而擺脫引力最簡單的辦法就是畫圓,當離心力大於引力的時候就會離開地球,而這個畫圓畫出來的離心力是需要速度的,速度越大離心力就越大。
如果從複雜上說,離開地球還可以藉助月球和太陽的引力,不過這就複雜了,要找到地球引力和月球太陽引力的平衡點,到了這個平衡點輕輕一推就離開地球了。
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4 # 螞蟻科學
先科普兩個力的作用
萬有引力:牛頓透過研究發現,任意兩個物體之間存在相互吸引的力的作用,其力的大小滿足公式F=GMm/r²。這就是萬有引力,這個公式中F代表萬有引力大小,G表示萬有引力常數,M、m分別代表兩個物體的質量,r代表兩物體之間的距離,一般代表星球的半徑,或者衛星距主星的距離。
向心力:曲線運動的物體會受到一個方向朝曲線軌跡以外的力,通常我們稱其為離心力,可以參照汽車轉彎時人會受到一個力的作用朝外傾斜。其計算公式為F=mv2/r, m為運動物體的質量,v是速度,r是曲線軌跡的半徑。
愛因斯坦透過研究發現,萬有引力的實質是有質量的物體造成的周圍的時空彎曲,導致其周圍時空的物體的運動軌跡發生改變,所以光在受到強烈的引力作用時(比如黑洞)會發生明顯的偏轉。
舉一個過去經常被使用的例子,空間被彎曲的形狀則似一個漏斗,在漏斗壁上的物體為了不掉下去,只能圍繞漏斗的中心以一定速度旋轉。 所以如果要逃離地球,我們就需要離開地球周圍的空間形成的漏斗,也就是我們需要圍繞地球在周圍的空間裡做公轉,就像月亮一樣。
在漏斗上的速度越快,受到的“離心力”就越大,當速度快到產生的離心力等於萬有引力時,這時只要保持這個速度物體就不會掉下去,這就是地球的第一宇宙速度,也稱環繞速度。這個速度是多少呢?由於這時萬有引力等於向心力,所以只要將兩個公式聯立一下就可以算出速度v≈7.9km/s.當然,這只是環繞速度,這個速度還不足以飛出地球。 所以為什麼一定要達到一定的速度才能逃離地球,因為只有擁有一定速度的物體才能夠產生足夠的“離心力”對抗地球的萬有引力,在這個基礎上再加速才能超過萬有引力飛出地球。
如果要飛出地球,這個速度一定要超過第一宇宙速度,但是如果速度只超出一點,雖然也可以遠離地球,但這個時候物體仍然受到地球引力的作用,在遠離一定的距離以後物體會繼續在那個高度環繞地球旋轉,只有真正飛到不受到地球引力作用的地方才叫做逃離地球,這個速度是非常大的,我們把這個速度稱為地球的第二宇宙速度,也稱逃逸速度,這個速度大約為11.17km/s,這個速度是透過能量守恆計算出來的。有興趣的可以往下看一下。
假設有一個不受地球萬有引力的地方,其距離距地球R,物體在那裡的速度為V,引力加速度為a,可以求出物體在那裡的機械能:mV2/2+maR(勢能加動能),根據一些代換,機械能為mV2/2+GMm/R;同樣的方法可以求出同一個物體在地面時的機械能為mv2/2+GMM/r2,r為地球半徑。因為機械能守恆所以兩式相等,且在地球引力範圍之外時可以認為引力勢能為0,物體在地球上相對地球是靜止的,所以v=0(注意是小寫的v),這樣最後得到V=√2gr≈11.17km/s。
最後解答一下,一直朝著一個方向能不能夠逃出地球?
答案是可以的。
由於物體在地球上受到的是地球的萬有引力,這個引力是可以算出來的。為什麼人們要用上面的方法逃離地球,因為這樣的方法可以產生方向和引力相反的“離心力”,當“離心力”大於萬有引力時,物體自然就逃離了地球,同理,只要能夠產生方向與引力方向相反且在數值上大於引力的力,就能夠逃離地球,只是速度快慢的問題。物體在地球上的引力表現為重力,所以對於不同的物體,只要能夠產生超過相關重力的力,朝著地球以外的方向持續施加這個力,最終一定能逃離地球。
現實生活中有很多這樣的例子,像電梯,電梯能夠向上是因為電梯上面的繩索或者其他東西能夠產生超過電梯本身重力的拉力,所以電梯能往上升,這就是逃離地球的過程,如果電梯足夠高,比如到月球上去,電梯也可以做到提升到地球。還有個例子就是上樓梯,假設有一架梯子一直駕到了太空上,只要你的體力足夠,你也一定能夠走上去。 所以一直朝著一個方向也能逃出地球,只是這樣的方法太浪費能量,也不好操作。
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5 # 絕招458
典型的被初中物理坑壞了的青年,首先明確一點,只要有持續的動力,即使蝸牛一樣的速度,也能逃離地球!
你所知道的第一,第二,第三宇宙速度是對天體執行規律的描述。換句話說,是指這個物體在沒有自身或外來影響其速度的情況下,它接下來的執行軌跡。
當一個飛行器被加速到一定速度,它的離心力與地球引力平衡,它就能平穩的繞軌道飛行,速度快了,離心力過大,它就跑了,速度慢了,離心力不足,它就掉下來了。
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6 # 壹點科譜
首先糾正問題錯誤,逃離地球不一定要達到逃逸速度。
對逃逸速度離開地球和非逃逸速度離開地球,我們來二者分別講解。其實我以前回答過類似問題。今天再說下。
達到逃逸速度和非逃逸速度離開地球,不管從哪一個方面來講,它們有一個共同點,都要克服地球引力。
達到逃逸速度離開地球,這是因為當物體圍繞一個物體做圓周運動時,產生了一個離心作用力,就好比我們拿根繩子綁上東西甩,當你越甩越快,你會發現速度也越來越快,這時候有兩種情況,一種你放手它會飛出去,你甩得越快,飛得越遠。一種是如果你的繩子不夠結實,直接就會拉斷掉。
給物體飛出去或者拉斷繩子的力,就是高速圓周運動產生的離心力。當一個物體在地球表面產生速度,都是在地球表面做圓周運動,地球是圓的,產生速度,自然產生離心力,速度越來越快,離心力自然越來越大,當速度快到產生的離心力足以抗衡地球引力時,就能離開地球了,俗稱逃逸。
還有一種方法也是可以離開地球,就是不需要逃逸速度情況下,這種離開,需要有一個源源不斷的力一直抵抗地球引力。要求就是這個力不能消失,一但消失就會落下。就好比你起跳瞬間,沒有達到逃逸速度的你藉助彈跳力暫時克服地球引力,你短暫離開地面,但是當彈跳力動能在抵抗引力過程中消耗殆盡。沒了足夠抵抗引力的力,你就落下來了。
太空梭起飛也並不是一下就達到逃逸速度,可以說這是二者結合的結果。當發射時,是靠引擎推力克服地球引力緩慢升空,就是非逃逸速度克服引力。至於後期加速是由於燃料有限,飛船不可能一直維持這種狀態,所以必須加速到逃逸速度,因為只有達到逃逸速度在太空無阻力情況下才能產生無動力慣性飛行,又不受地球引力影響。這樣航天器才能一直在軌,不會落下來。
回覆列表
首先朝著一個方向走是走不出去的,環繞地球的速度越高,環繞軌道就越高,就像你坐著飛機一直往前飛,只會貼著地球表面飛行而不會飛出地球,人在路上走也是這個道理,只不過有地面支撐掉不下去而已。就像兩個人拉著手轉圈一樣,必須達到一定速度兩個人才會因為拉不住而分開,地球引力就相當於兩個人的胳膊。
這個逃逸速度是推匯出來的,又分為第一宇宙速度(環繞速度),第二宇宙速度(脫離速度),第三宇宙速度(逃逸速度)。
這個是根據牛頓扔蘋果的例子推匯出來的,一個人向前扔一個蘋果,這個蘋果飛不遠就會落地,如果換一個力氣大一點的人來扔的話蘋果落點就會遠一點,如果換一個力氣特別大的人來扔的話,蘋果的落點無窮遠,遠到其落地的拋物線曲率跟地球表面的曲率相同,這個時候蘋果就不會落地了,會一直貼著地球表面飛行,這時蘋果飛行的速度就是第一宇宙速度(環繞速度),在地球上大約為7.9km/s。
如果這個大力士使的勁越來越大,那麼這個蘋果就會飛的越來越高(即軌道高度越來越高),最終達到一個臨界點,蘋果還在向前飛,飛了很遠,可是這時候地球引力由於距離太遠已經比較弱了,這時蘋果就會飛出地球在太陽系內按照一定軌道飛行,這就是第二宇宙速度(脫離速度),地球的脫離速度大約為11.2km/s,任何物體只要達到這一速度就會飛出地球。
接下來這個大力士繼續加大扔蘋果的力量,使蘋果在太陽系內的飛行軌道離太陽越來越遠,最終達到一個臨界點,距離太陽太遠,太陽的引力較弱,不能拉住這個蘋果了,這個蘋果就會飛出太陽系,此時蘋果的速度就是第三宇宙速度(逃逸速度),任何物體只要達到這個速度就會從太陽系逃離出去,太陽系的逃逸速度大約為16.7km/s。