淺析宇宙速度

一、宇宙速度（v1、v2、v3）的含義
在地面附近將物體以一定的速度水平拋射后：
1.若拋射的速度比較小，物體（包括炮彈）將沿拋物線回到地面，此時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)屬于勻變速運(yùn)動(dòng)。
2.若拋射的速度比較大，物體（洲際導(dǎo)彈）仍將沿曲線回到地面，但此時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)不屬于勻變速運(yùn)動(dòng)，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)過程中加速度的方向發(fā)生了改變。
3.當(dāng)速度達(dá)到一定程度即第一宇宙速度v1時(shí)，物體將不再落回地面，它將繞地球運(yùn)動(dòng)，成為一顆人造地球衛(wèi)星。
4.若拋射的速度繼續(xù)增大，當(dāng)達(dá)到第二宇宙速度v2時(shí)，物體就會(huì)克服地球的引力，永遠(yuǎn)離開地球而成為太陽(yáng)系內(nèi)的一顆人造行星或飛到其他行星上。
5.如果速度繼續(xù)增大到第三宇宙速度v3，物體甚至能擺脫太陽(yáng)的強(qiáng)大引力，到其他恒星世界去旅行。
綜上所述，宇宙速度就是特殊的發(fā)射速度，第一、第二、第三宇宙速度就是分別成功發(fā)射人造衛(wèi)星、人造行星和恒星際宇宙飛船的臨界發(fā)射速度。
二、宇宙速度（v1、v2、v3）的計(jì)算
1.關(guān)于v1
第一宇宙速度v1，即人造地球衛(wèi)星環(huán)繞地球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度，由于近地衛(wèi)星均在100km左右的高空飛行，與地球半徑R=6400km相比可忽略不計(jì)，完全可以說是在“地面附近”飛行，于是用地球半徑代表
近地衛(wèi)星到地心的距離，用R表示地球半徑，M表示地球的質(zhì)量，m表示衛(wèi)星的質(zhì)量，地球?qū)πl(wèi)星的引力或曰重力提供近地衛(wèi)星環(huán)繞地球的向心力，根據(jù)這兩種說法有下列兩種解法：
解法一：根據(jù)地球?qū)πl(wèi)星的引力提供近地衛(wèi)星環(huán)繞地球的向心力，由牛頓第二定律有：GMmR2=Mv21R
，于是解得v1=GMR=6.67×10-11×5.98×10246400×103
m/s≈7.9km/s。
解法二：地球?qū)πl(wèi)星的重力提供近地衛(wèi)星環(huán)繞地球的向心力，由牛頓第二定律有：
mg=mv21R，于是解得v1=gR＝9.8×6400×103m/s≈7.9km/s。