宇宙诞生时间如何推算,以及宇宙诞生时间如何推算出来的对应的知识点,小编就整理了1个相关介绍。如果能碰巧解决你现在面临的问题,希望对各位有所帮助!
宇宙速度怎么推算?
三大宇宙速度的推导
重力加速度: g=9.8m/s^{2}
外有引力常数: G=6.67\times10^{-11}N\cdot m^{2}/kg^{2}
地球半径: r_{地}=6.37\times 10^{6}m
地球质量: M_{地}=5.96\times 10^{24}kg
太阳质量: M_{日}=1.99\times 10^{30}kg
太阳与地球之间的距离: r_{日地}=1.50\times 10^{11}m
(1)第一宇宙速度(环绕速度)——7.9km/s
物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的最小发射速度。
根据定义,直接由外有引力提供物体匀速圆周运动所需向心力: G\frac{M_{地}m}{r_{地}^{2}}=m\frac{v_{1}^{2}}{r_{地}} ,
从而得到: v_{1}=\sqrt{\frac{GM_{地}}{r_{地}}} ,根据黄金代换: GM_{地}=g r_{地}^{2} ,
解得: v_{1}= \sqrt {gr_{地}} =7.9km/s
(2)第二宇宙速度(逃逸速度)——11.2km/s
物体挣脱地球引力束缚,离开地球的最小发射速度。
首先介绍引力势能公式:两物体间的外有引力势能大小为: E_
=-\frac{GMm}{r} ,
注意,引力势能为负值,物体间距离越大,引力势能越大,当距离达到无穷时,引力势能最大,为0焦耳。
因此,当物体挣脱地球引力飞向据地球无穷远处时,物体动能和势能都为0焦耳,根据机械能守恒定理,在地球上发射时动能和引力势能之和也应该为0焦耳, E_
+E_{k}=0 ,即:
\frac{1}{2}mv_{2}^{2}-\frac{GM_{地}m}{r_{地}}=0
化解得到:
v_{2}=\sqrt{2\frac{GM_{地}}{r_{地}}}=\sqrt{2gr_{地}}=\sqrt{2}v_{1}=11.2km/s
(3)第三宇宙速度推导——16.7km/s
物体挣脱太阳引力的束缚,飞到太阳系以外空间的最小发射速度。
首先,我们发射卫星时可以利用地球的公转速度,因此,先求解地球绕太阳的公转速度,即:
G\frac{M_{日}M_{地}}{r_{日地}}=M_{地}\frac{v_{公}^{2}}{r_{日地}}
解得:
v_{公
咱们所在的宇宙是在膨胀的,而且是在加速膨胀,其膨胀速度超过光速。就像是可观测宇宙之外有什么东西吸引这些星系一样,让它们加速逃离。
宇宙速度是通过光谱推算来,我们能看到宇宙的光,都是他们的过去,就像是我们活在它们的未来,而它们观测我们,也是在我们的未来
第一宇宙速度:
物体所受重力=万有引力= 航天器沿地球表面作圆周运动时向心力
即mg=GMm/r^2=mv^2/r
mg=mv^2/r
所以v^2=gr
R地=6.37*10^6m,g=9.8 m/s^2
v= 7.9 km/s
计算公式:V1=√gR(m/s),其中g=9.8(m/s^2),R=6.37×10^6(m)。
第二宇宙速度:
由动能定理得
1/2*m*v^2+(-GMm/R)=0
∵r→∞
所以GMm/r≈0
解得v=√(2GM/R)=11.2km/s
一般:第二宇宙速度V2等于第一宇宙速度V1乘以√2
第三宇宙速度:
以离太阳表面无穷远处为0势能参考面,则有
先不考虑地球引力
1/2mv(人造天体对太阳)^2+(-GMm/R)=0
m为人造天体的质量,R为平均日地距离,M为太阳质量
v=√(2GM/R)=42.2km/s
∵v地绕太阳=29.8km/s
∴v’=42.2-29.8=12.4km/s
设R'为地球半径,M'为地球质量
又∵发射时必须克服地球引力做功
∴1/2mv^2-GM'm/R'=1/2mv’^2
∵GM'm/R'=1/2mv(宇宙第二速度)^2
1/2*m*v^2-1/2*mv(宇宙第二速度)^2=1/2*mv’^2
v=16.7km/s
到此,以上就是小编对于宇宙诞生时间如何推算的问题就介绍到这了,希望介绍关于宇宙诞生时间如何推算的1点解答对大家有用。