轨道上的空间站的速率

我们求出了地表以上400千米高空处空间站的重力加速度大小 我们求出了地表以上400千米高空处空间站的重力加速度大小 这一节视频 我要求空间站需要运动多快 才能保持在轨道上绕地球进行圆周运动 而不坠落 根据我们对圆周运动的了解 保持匀速圆周运动需要有 某种向心加速度 向心加速度这里由地球重力提供 我们求出了400千米高空处的该值 我们还知道 向心加速度的大小等于 速率或速度大小的平方除以轨道半径r 速率或速度大小的平方除以轨道半径r 这里r也就是地球半径加高度 上次我们求过 r=6771千米 下面求v的表达式 然后就可以代入数字计算了 两侧同时乘以r 然后换边 有v平方=加速度大小乘以半径 速度大小或速率等于根号下加速度大小乘以半径 速度大小或速率等于根号下加速度大小乘以半径 现在可以用计算器算了 单位是对的 米/方乘以米 得到米方/秒方 开根号 有米/秒 单位没问题 用计算器算一下 计算器 计算根号下 这个高度的重力加速度大小是8.69米/秒方 乘以圆轨道的半径 也就是地球半径6371千米 加上高度400千米 也就是6.771×10的6次方米 上次我们算过 换算成米非常重要 加速度单位是米/秒方 这个单位是米 避免单位错乱 我们胜利在望了 算出来单位是米/秒 结果是7670 7671 我保留三个有效数字 有7670米/秒 我写一下 维持轨道的必要速度是7670米/秒 我们直观理解下这个速度 每秒运动超过7千米 这可是每秒 假设是这个方向 它的速度会非常非常快 还可以换算为千米/时 用7670米/秒 乘以3600秒/时 这样能算出每小时行进的路程 要换算为千米 只需要除以1000 1千米=1000米 米约掉 秒约掉 剩下的是千米/时 我算一下 用之前的答案乘以3600 再除以1000 也就是乘以3.6 结果是27,600千米/时 无法想象的速度 你也许很好奇 这么大的物体如何能保持这么高速 喷气式飞机远远没有这么快 都需要很大的引擎来维持速度 它是怎么做到的 喷气飞机和空间站是有很大区别的 喷气飞机需要在空气中飞行 它通过快速吸入和排出空气推进 但空气同时会产生阻力 引擎如果关闭 空气将不断撞击飞机 产生让飞机减速的摩擦力 而空间站这些太空运行的物体 几乎是在真空中飞行 不是100%真空 但接近完全的真空 这里几乎没有空气阻力 根据牛顿定律 运动物体有保持运动的趋势 所以空间站一旦开始运动 没有将其减慢的空气 它会保持速率 要不是重力提供向心加速度 它甚至会永远沿直线飞行 这种高速太空飞行还引出了一个有趣的问题 这种高速太空飞行还引出了一个有趣的问题 也就是 速率不能相差太多 速率如果减慢 空间站会缓慢螺旋坠入地球 如果速率太高 则会螺旋飞离地球 因为此时重力提供的向心加速度 不足以维持完美的圆形轨道 因此 需要保持在这个速率较近的范围内