在地球表面上,把一个物体沿与竖直方向以第一宇宙速度向上抛出,求从抛出到回到地面所用时间?
来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/09/24 02:46:57
可能楼上的都没接触过物理竞赛.
首先物体肯定是回得来的,因为是"竖直向上"抛,而不是"水平方向"抛.
这点都考虑不到的连普通物理都不过关.
其次把重力加速度当成不变也是不对的,因为这里是以第一宇宙速度抛,最高点的高度与地球半径相比是不能忽略的(这在下面会算).
现在就来真正的解答:首先算出物体到达的高度,用机械能守恒即可,注意要用引力势能(-GMm/r)而不是重力势能(原因上面已提到),设地球半径为R,则第一宇宙速度的平方就是gR,1/2mgR-GMm/R=-GMm/(R+h),再利用黄金代换GM=gR^2,可得h=R.
下面就是技巧性的东西了。我们知道物体围绕中心天体运动的轨迹通常是椭圆,可这里是直线,那么两者可不可以联系起来呢?答案是肯定的,我们可以把这一上一下两条直线(其实是重合的)想像成是半个很扁很扁的椭圆(注意整个轨道应该是一直从最高点到地心,但被地面挡住了,高度又正好等于地球半径,所以只是“半个”)。这样问题就很简单了,这个椭圆的周期很好求,因为他的半长轴就是R,和半径为R的圆周运动的周期是一样的(开普勒第三定律)。而物体实际运行的轨迹是远离焦点一侧的半个椭圆,根据开普勒第二定律,时间与扫过的面积成正比,椭圆面积公式为派ab,a,b分别为半长、短轴,于是就得出t/T=(1/2派ab+ab)/派ab=(派+2)/2派,t就求出来了。
楼上的答案是用纯数学方法得出,而我这个方法是用物理思维得出,数学要求不高,比较适合高中生。
没算,不过回来是肯定的,时间也不是无限,详细算算就知道了,麻烦懒得算回答者:射手之魂说的答案肯定是错的,回答者:bluealpha 可能是对的
应该回不来了吧
我可以告诉你这个物体肯定会回来,因为竖直上抛,水平方向没有分速度(由于惯性和地球自转带来的速度可以忽略不计),没速度哪来圆周运动需要的向心力?
第一宇宙速度指的是水平抛出才能做圆周运动。
楼上几位的答案都错了,以第一宇宙速度抛出肯定会跑到大气上层甚至大气层外,也就是地球引力的变化不可以忽略不计,那么2楼简单的用V/g的方法就是绝对错误的。
具体做法要用到微分方程,高中求不了
回得来,如果是