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神七运用的物理知识其中的物理只是列举一二就行了,说明其中的道理

来源:学生作业帮 编辑:搜搜考试网作业帮 分类:物理作业 时间:2024/05/01 04:06:32
神七运用的物理知识
其中的物理只是列举一二就行了,说明其中的道理
神七运用的物理知识其中的物理只是列举一二就行了,说明其中的道理
发射涉及到宇宙速度的问题
宇宙速度是指物体达到11.2千米/秒的运动速度时能摆脱地球引力束缚的一种速度.在摆脱地球束缚的过程中,在地球引力的作用下它并不是直线飞离地球,而是按抛物线飞行.脱离地球引力后在太阳引力作用下绕太阳运行.若要摆脱太阳引力的束缚飞出太阳系,物体的运动速度必须达到16.7千米/秒.那时将按双曲线轨迹飞离地球,而相对太阳来说它将沿抛物线飞离太阳.
人类的航天活动,并不是一味地要逃离地球.特别是当前的应用航天器,需要绕地球飞行,即让航天器作圆周运动.众所周知,必须始终有一个力作用在航天器上.其大小等于该航天器运行线速度的平方乘以其质量再除以公转半径,即F=mv^2/R.在这里,正好可以利用地球的引力.因为地球对物体的引力,正好与物体作曲线运动的离心力方向相反.
宇宙速度是物体从地球出发,在 天体的重力场中运动,四个较有代表性的初始速度的统称. 航天器按其任务的不同,需要达到这四个宇宙速度的其中一个.
第一宇宙速度(又称环绕速度):是指物体紧贴地球表面作圆周运动的速度(也是人造地球卫星的最小发射速度).大小为7.9km/s ——计算方法是V`=gR (g是重力加速度,R是星球半径)
第二宇宙速度(又称逃逸速度):是指物体完全摆脱地球引力束缚,飞离地球的所需要的最小初始速度.大小为11.2km/s
第三宇宙速度:是指在地球上发射的物体摆脱太阳引力束缚,飞出太阳系所需的最小初始速度.其大小为16.7km/s.
环绕速度和逃逸速度也可应用于其他天体.例如计算火星的环绕速度和逃逸速度,只需要把公式中的M,R,g换成火星的质量、半径、表面重力加速度即可.
悬停在太空涉及到万有引力的问题与向心力的问题
万有引力是由于物体具有质量而在物体之间产生的一种相互作用.它的大小和物体的质量以及两个物体之间的距离有关.物体的质量越大,它们之间的万有引力就越大;物体之间的距离越远,它们之间的万有引力就越小.
两个可看作质点的物体之间的万有引力,可以用以下公式计算:F=GmM/r^2,即 万有引力等于引力常量乘以两物体质量的乘积除以它们距离的平方.其中G代表引力常量,其值约为6.67×10的负11次方单位 N·m2 /kg2.为英国科学家 卡文迪许通过扭秤实验测得.
万有引力的推导:若将行星的轨道近似的看成圆形,从开普勒第二定律可得行星运动的角速度是一定的,即:
ω=2π/周期
如果行星的质量是m,离太阳的距离是r,周期是T,那么由运动方程式可得,行星受到的力的作用大小为
mrω^2=mr(4π^2)/T^2
另外,由开普勒第三定律可得
r^3/T^2=常数k'
那么沿太阳方向的力为
mr(4π^2)/T2=mk'(4π^2)/r^2
由作用力和反作用力的关系可知,太阳也受到以上相同大小的力.从太阳的角度看,
(太阳的质量M)(k'')(4π^2)/r^2
是太阳受到沿行星方向的力.因为是相同大小的力,由这两个式子比较可知,k'包含了太阳的质量M,k''包含了行星的质量m.由此可知,这两个力与两个天体质量的乘积成正比,它称为万有引力.
如果引入一个新的常数(称万有引力常数),再考虑太阳和行星的质量,以及先前得出的4·π2,那么可以表示为
万有引力=GmM/r^2
两个通常物体之间的万有引力极其微小,我们察觉不到它,可以不予考虑.比如,两个质量都是60千克的人,相距0.5米,他们之间的万有引力还不足百万分之一牛顿,而一只蚂蚁拖动细草梗的力竟是这个引力的1000倍!但是,天体系统中,由于天体的质量很大,万有引力就起着决定性的作用.在天体中质量还算很小的地球,对其他的物体的万有引力已经具有巨大的影响,它把人类、大气和所有地面物体束缚在地球上,它使月球和人造地球卫星绕地球旋转而不离去.
向心力:
物体做圆周运动时,沿半径指向圆心方向的外力(或外力沿半径指向圆心方向的分力)称为向心力,又称法向力.
向心力公式:F向=mrω(2)=mv(2)/r=4π(2)mr/T(2)
*(2)指的是前面一个字符的平方
1.匀速圆周运动是非匀速曲线运动(或称空加速运动).
匀速圆周运动的速度方向时刻改变,必定存在加速度.从运动学角度可以证明,做匀速圆周运动的物体的加速度大小为a=v^2/r=w^2r,方向总是指向圆心,因此匀速圆周运动的加速度,叫向心加速度.向心加速度只改变速度的方向,不改变速度的大小.
匀速圆周运动的速度和加速度,虽然大小均不变,但它们的方向却时刻变化.因此,匀速圆周运动是变速运动,而且是非匀变速运动.
2.对向心力的认识.
(1)向心力是从力的效果来命名的,因为它产生指向圆心的加速度,所以称它为向心力.它不是具有确定性质的某种类型的力.相反,任何性质的力都可以作为向心力.实际上它可是某种性质的一个力,或某个力的分力,还可以是几个不同性质的力沿着半径指向圆心的合外力.
(2)向心力为何不把物体拉向圆心
做圆周运动的物体,速度方向时刻要改变,为了改变物体速度的方向 需要一定大小的力,而向心力的大小恰好就等于所需要的力,因而它没有“余力”把物体拉向圆心.
3.匀速圆周运动和非匀速圆周运动
圆周运动按照速度大小是否变化可分为匀速圆周运动和非匀速圆周运动两类.
做匀速圆周运动的物体,速度大小不变,只是方向改变,因此加速度总是指向圆心,其大小不变;合外力亦总是指向圆心,大小不变.
做非匀速圆周运动的物体,速度方向和大小均变,它除了有指向圆心的加速度外,还有沿切线方向的加速度,所以合加速度不指向圆心,所受合外力也不指向圆心.物体的向心加速度大小a=v^2/r随v值变化,向心力a随F=ma值变化.例如,小球沿竖直平面内的光滑圆轨道运动,如图所示,球从上向下通过A点时的受两个力作用,
其中重力G方向与Va相同,使小球速度大小发生变化,轨道弹力N与Va垂直,指向圆心,使小球速度方向发生变化,即提供小球做圆周运动的向心力,合力F与Va成一角度,并不指向圆心.
4.在匀速圆周运动中,合外力不改变线速度大小,向心力即为物体所受的合外力; 在变速圆周运动中,合外力一方面要改变线速度的大小,另一方面要改变线速度的方向,所以向心力不一定等于物体所受的合外力,并且由于变速圆周运动线速度大小不恒定,所以变速圆周运动中向心力大小不恒定.
在太空人会失去重力,重力:
由于地球的吸引而产生的力,叫做重力.方向竖直向下.地面上同一点处物体受到重力的大小跟物体的质量m成正比,用关系式G=mg表示.通常在地球表面附近,g取值为9.8牛每千克,表示质量是1千克的物体受到的重力是9.8牛.(9.8牛是一个平均值)
物体的各个部分都受重力的作用.但是,从效果上看,我们可以认为各部分受到的重力作用都集中于一点,这个点就是重力的作用点,叫做物体的重心.重心的位置与物体的几何形状及质量分布有关.形状规则,质量分布均匀的物体,其重心在它的几何中心.
重力并不等于地球对物体的引力.由于地球本身的自转,除了两极以外,地面上其他地点的物体,都随着地球一起,围绕地轴做近似匀速圆周运动,这就需要有垂直指向地轴的向心力,这个向心力只能由地球对物体的引力来提供,我们可以把地球对物体的引力分解为两个分力,一个分力F1,方向指向地轴,大小等于物体绕地轴做近似匀速圆周运动所需的向心力;另一个分力G就是物体所受的重力(图示)其中F1=mw2r(w为地球自转角速度,r为物体旋转半径),可见F1的大小在两极为零,随纬度减少而增加,在赤道地区为最大F1max.因物体的向心力是很小的,所以在一般情况下,可以近似认为物体的重力大小等于万有引力的大小,即在一般情况下可以略去地球转动的影响.其中引力的重力分量提供重力加速度,引力的向心力分量提供保持随地球自转的向心加速度.
重力大小可以用测力计测量,静止或匀速直线运动的物体对测力计的拉力或压力的大小等于重力的大小
仔细一点还有向心运动等,上太空还涉及到气压问题,信息传送有电磁问题!我差不多就想出这些