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天体逃逸速度

作者:爱百科

一个质量为m的物体具有速度v,则它具有的动能为mv²/2。假设无穷远地方的引力势能为零(因为物体距离地球无穷远时,物体受到的引力势能为零,所以这个假设是合理的),则距离地球距离为r的物体的势能为-mar(a为该点物体的重力加速度,负号表示物体的势能比无穷远点的势能小)。又因为地球对物体的引力可视为物体的重量,所以有

天体逃逸速度详细介绍

一个质量为m的物体具有速度v,则它具有的动能为mv²/2。假设无穷远地方的引力势能为零(因为物体距离地球无穷远时,物体受到的引力势能为零,所以这个假设是合理的),则距离地球距离为r的物体的势能为-mar(a为该点物体的重力加速度,负号表示物体的势能比无穷远点的势能小)。又因为地球对物体的引力可视为物体的重量,所以有

GmM/r²=ma

即a=(GM)/r².

计算公式

所以物体的势能又可写为-GmM/r,其中M为地球质量。设物体在地面的速度为V,地球半径为R,则根据能量守恒定律可知,在地球表面物体动能与势能之和等于在r处的动能与势能之和,即

mV²/2+(-GMm/R)=mv²/2+(-GmM/r)。

当物体摆脱地球引力时,r可看作无穷大,引力势能为零,则上式变为

mV²/2-GmM/R=mv²/2.

显然,当v等于零时,所需的脱离速度V最小,即V=2GM/R开根号,

又因为

GMm/R²=mg,

所以

V=2gR开根号,

其中g为地球表面的重力加速度,其值为9.8牛顿/千克。地球半径R约为6370千米,从而最终得到地球的脱离速度为11.17km/s。脱离速度公式也同样适用于其他天体。

声明:由于打字太慢,有关于地球半径的计算,这里没给出,大家可以自己推一推。

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