¿Cuál es la primera velocidad cósmica?
La primera velocidad cósmica también se llama velocidad orbital. Se refiere a la velocidad mínima que debe tener un objeto al moverse en un círculo alrededor de la tierra. También es la velocidad mínima de lanzamiento de una nave espacial.
De hecho, cuando se lanza un objeto horizontalmente al suelo, la velocidad del objeto en dirección vertical es exactamente igual al arco del suelo. Esta velocidad es la velocidad resultante del vector del movimiento inercial hacia adelante del objeto y del movimiento de caída libre hacia abajo.
Esta velocidad se calcula de la siguiente manera:
La gravedad del objeto = gravitación universal = la fuerza centrípeta cuando el objeto se mueve con un movimiento circular a lo largo de la superficie de la tierra
Es decir: mg = GMm /r^2=mv^2/r
En la fórmula, el frente es la gravedad, el medio es la gravedad y la parte posterior es la fuerza centrípeta del movimiento circular.
La parte media no se utiliza, es decir: mg=mv^2/r
Después de la reducción, v^2=gr
donde r es el Radio terrestre, igual a 6,37×10^6 (m). g es 9,8 (m/s^2).
Inserta la fórmula anterior, multiplícala y luego saca la raíz cuadrada, v=7901 (m/s), o v=7,9 (km/s)
Es decir: la primera velocidad cósmica es de 7,9 kilómetros/segundo.
Se dice que es la velocidad mínima de lanzamiento porque si es menor que esta velocidad, la nave espacial no puede volar alrededor de la Tierra, y la nave volará durante un período de tiempo y luego volverá a caer al suelo. . Por ejemplo, si lanzas una piedra hacia adelante, cuanto más rápido se lance, más lejos volará. Cuando se lanza a cierta velocidad, cuando el arco de caída de la piedra es exactamente igual al arco de la superficie terrestre, la piedra no volverá a caer al suelo y volará alrededor de la Tierra para siempre (ignorando otros factores como la atmósfera). resistencia). Es un satélite artificial. Y esta velocidad es la primera velocidad cósmica. Por tanto, la primera velocidad cósmica es la velocidad mínima de emisión.
Para decir que es la velocidad máxima de órbita, aún mira la fórmula anterior. En la fórmula, la velocidad es inversamente proporcional al cuadrado del radio, es decir, cuanto mayor sea el radio de la órbita de vuelo de la nave, menor será su velocidad de vuelo cuando mantenga la fuerza centrípeta igual a la gravitación universal.
La primera velocidad cósmica se calcula basándose en que el radio orbital es el mismo que el radio de la Tierra. Sin embargo, de hecho, ningún satélite o nave espacial creado por el hombre volará sobre la Tierra. Siempre habrá una determinada. altura orbital. Al menos debe abandonar la atmósfera terrestre, que está a una altitud de 100 kilómetros. Mientras despegue de la Tierra y alcance una determinada altitud orbital, su velocidad al volar alrededor de la Tierra será menor que la primera velocidad cósmica. La velocidad lineal de un satélite en órbita terrestre baja es de aproximadamente 7,8 kilómetros por segundo, mientras que la velocidad lineal de un satélite geoestacionario que vuela a una altitud de 36.000 kilómetros sobre la tierra es de sólo 3,1 kilómetros por segundo. Por tanto, la primera velocidad cósmica es la velocidad máxima orbital.