为什么第一宇宙速度是最小发射速度

Question

为什么第一宇宙速度是最小发射速度
用点公式理论解释好么。。别一上来就发什么机械能守恒什么的。解释下为什么，谢谢

Answer 1

这要看第一宇宙速度是怎么得出来的。
当航天器以最小半径（地表附近）围绕地球运动时，是物体做匀速圆周运动。此时航天器所受到的万有引力等于向心力，即：GMm/r^2=mv^2/r。
化简后，得：GM=V² r。其中的G是万有引力常数，M为地球质量，r为航天器的轨道半径，在此即为地球半径，V为航天器速度。将各数值代入后，V＝7.9 公里/秒。
说它是最小发射速度，是因为如果小于这个速度，航天器就不能环绕地球飞行，航天器就会飞行一段时间后落回地面。打个比方，向前使劲扔一块石头，扔出去的速度越大，石头飞出去的距离越远。当以某个速度扔出去时，石头下落的弧度正好等于地球表面弯曲的弧度时，这块石头就不会落回地面了，它就会永远环绕地球飞行（忽略大气阻力等其他因素），它就是一颗人造卫星了。而这个速度就是第一宇宙速度。所以说，第一宇宙速度是最小发射速度。
说它是最大环绕速度，还是看上面化简后的公式。在公式中，速度与半径成平方反比，就是说，航天器的飞行轨道半径越大，当它保持向心力等于万有引力时，它的飞行速度就越小。
第一宇宙速度是以轨道半径与地球半径相同为基础计算出来的，但实际上没有一颗人造卫星或航天器会擦着地皮飞行，总会有一定轨道高度的，至少要离开地球大气层，也就是100公里高度。只要离开地面，具有了一定的轨道高度，它环绕地球飞行时的速度就会小于第一宇宙速度。一颗近地轨道人造卫星的线速度大约在7.8公里/秒左右，而一颗飞行在距离地面3.6万公里高度的地球同步卫星的线速度就只有3.1公里/秒。所以说，第一宇宙速度是最大环绕速度。
明白了吗？

Answer 2

这个按照物体的平抛运动理解就行了。
平抛出去的物体沿抛物线下降，并掉落地面。初速度越大，物体抛出去的距离就越远。如果达到某一速度，让物体下降的弧度等于地球表面弯曲的弧度，这个物体就不会再掉落地面了，就会围绕地球运行了。这个速度就是地球的第一宇宙速度了。
如果要公式，那就是F＝ma，这个a是向心加速度，等于v^2/r。v就是物体要达到的速度，r是地球半径。还有就是重力了，F＝mg，g是重力加速度，m是物体的质量。
当两个力相等时，这个物体刚好能围绕地球作圆周运动。就是mg＝mv^2/r。
化简一下，v^2＝rg。r＝6.37×10^6米，g＝9.8米/秒。
就可以得出，v＝7.9千米/秒。
这就是第一宇宙速度了。
说它是最小发射速度，是因为如果小于这个速度，这个物体下降的弧度就会小于地球表面弯曲的弧度，就会落到地上，就不能围绕地球作圆周运动了。

Answer 3

你们讲这些知识书上都有，为什么还有学生不懂？你们想过吗？是因为不懂的同学，把火箭发射和卫星发射搞混淆了，这么明显的问题，你们的答案就答非所问或不是学生所想要的，下面我简述一下卫星发射过程：
（用红箭来当做卫星载体来说吧）火箭（体内装有卫星）点火，发射，到达一定高度之后（注意：是近地高度，并不是很高，所以认为这个高度下火箭到地心的距离约为地球半径），然后火箭把卫星释放出来，卫星向着约为地球切线的方向（可认为是平行地面的速度方向）发射出来（注意：这才是卫星发射速度，不是刚开始的火箭发射速度），因为卫星近地，所以这个速度至少要为第一宇宙速度（当卫星速度方向真的很近视为地球的切线方向时，这是卫星就只需要7.9km/s也就是第一宇宙速度就可以做圆周运动了），这时卫星就不会掉下来了。然后我们想要这个卫星飞到我们想要的轨道上去（如果这个我们想要的轨道离地球很远，这时的高度不能看做是近地卫星的高度），那么再进入第二阶段的椭圆轨道，再在第二阶段的椭圆轨道的远地点进入第三轨道（这时的第三轨道和第一轨道一样是圆周运动），这就把我们想要的卫星送到了想要的轨道上了。(别问为什么这么麻烦不直接用火箭把卫星送到第三轨道上，全世界都这样做肯定有这样做的原因，我就简述一下这样总的原因。)这种发射方法有两个优点：一是对火箭推力要求较低；二是发射场的位置不局限在赤道上。运行时，所具有的机械能越大，把卫星发射到离地球越远的轨道，在地面应具有的初动能越大，即发射速度越大。

Answer 4

　　发射速度指的是将航天器发射到地球表面附近所具有的速度。根据公式
　　v=√(GM/r) （此公式只适用于圆周运动）
　　可知，当R等于地球半径时，即v=7.9km/s(第一宇宙速度，这是航天器做圆周运动的最大速度。但在地球表面附近由于万有引力大，低于这个速度航天器会掉下来，所以它又是最小的发射速度。如果在地球表面附近，速度大于第一宇宙速度，它就不能做圆周运动，会做椭圆运动，甚至离开地球。

追问

我是问为什么第一宇宙速度是最小发射速度

追答

我回答的也是这个。

追问

很多人说用从能量角度考虑。。怎么解释。。

追答

也行啊，第一宇宙速度的航天器是不掉下来的最低能量。

Answer 5

为什么第一宇宙速度既是最小发射速度又是最大环绕速度？
切记，“最小发射速度”和“最大环绕速度”都是对于特定轨道高度来讲的。前者是指如果速度没有达到第一宇宙速度，会导致近地距离小于地球半径（就是砸回地面）；而环绕速度会随着轨道高度的增加而减小，以地球半径为轨道半径的圆轨道是最低的一条环绕轨道，因此具有最大的环绕速度。
若卫星以比第一宇宙速度大比第二小速度发射会怎样？
如果发射的角度合适，会进入一个椭圆轨道，越是接近第二宇宙速度偏心率越大。10km/s的速度远远大于第一宇宙速度，可以打出一个偏心率很大的椭圆轨道了（如果速度到了10.8km/s就可以上地球-月球转移轨道，也就是远地点可以有38.4万千米）。
若我以5km/s发射，又会怎样？
不管速度的方向如何，最后都会砸回地面。日常生活中就会有感性的认知，就是跳跃，速度越快可以跳得越高，只要速度不超过第二宇宙速度，但最终还会被地球引力拉回地球。航天上有一个术语——亚轨道。