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为什么第一宇宙速度7.9km/s约为第二宇宙速度的1/sqrt2倍?

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online_member 发表于 2023-3-21 15:23:42 | 显示全部楼层
因为二者的公式就是如此。这不是巧合。

无视空气阻力,理想化的球状均质地球(质量 M,半径 r)上的某一物体(质量 m)以适当方向达到第一宇宙速度 v,会导致地球对该物体的引力(GMm/r^2)恰好等于该物体掠地球表面绕转(做圆周运动)的向心力(mv^2/r[1]):
GMm/r^2 = mv^2/r,
v = (GM/r)^0.5,

无视空气阻力,上述理想化的球状均质地球(质量 M,半径 r)上的某一物体(质量 m)以适当方向达到第二宇宙速度,会导致物体恰好从地球逃逸。不计其他天体的影响,将距地球无穷远处该物体的引力势设为 0,该物体在地球表面的引力势会是 -GMm/r[2],第二宇宙速度 V 会让该物体的初始动能(mV^2/2)恰好抵消该引力势:
mV^2/2 = GMm/r
V = (2GM/r)^0.5

比较上面两个公式,第二宇宙速度 V 就是第一宇宙速度 v 的 2^0.5 倍。
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