天文詞彙-「脫離速度」是什麼意思?
文章擷取內容:1783年由劍橋學者米契爾(John Michell)首先提出,他最先提出黑洞的可能性,他所認知的時空是牛頓的絕對時空概念,當時他認為如果一個物體的「脫離速度」無限大的時候,則連光線也沒有辦法逃離這個物體的吸引,他把當時所觀看到的這種星體稱做「暗恆星」。米契爾認為,假如我們垂直發射一枚砲彈,由於重力的作用,砲彈向上的速度會越來越慢,最後會停止上升而開始墜落。然而,假如上升的初速度大於一個稱為「脫離速度」的臨界值,重力就無法令砲彈停止,最後砲彈一定會飛走。地球表面的脫離速度約每秒11公里,太陽表面的脫離速度約每秒600公里。我想請問的是,文章內容中提到的「脫離速度」是什麼意思?我看了還是不懂意思,誰能解釋給我聽呢?
2 則回答
最佳解答
嘿~這有人問過囉,我再稍微解釋一下,然後下面是我的原稿。我懶的在打一次(抱歉...)。
所謂脫離速度,就是指一物體要離開某星球所需的最低速度。 -------------------
在能量的篇章裡,有一部分是在講關於星球的束縛能與脫離能。
束縛能我們先不看,因為跟脫離速度有關的是脫離能。
一艘太空船環繞地球做圓周運動,而太空船對地球具有重力位能,記為-GMm/R。脫離能是物體(太空船)用以克服位能以擺脫重力源(地球)而遠離至宇宙邊緣所需的能量。其值=│U│,因為脫離能是用來克服位能的。
而此又可以動能來表示,因此當太空船的動能大於脫離能時,太空船即可遠離地球至宇宙無窮遠處,不再受到地球引力作用。(不受引力作用這裡只算理論部分。)
動能記為 ½ mV²,對於動能有影響的只有速度而已,因此當一速度值能讓 ½ mV²=│U│成立時,我們便稱該速度為物體離開該星球所需的脫離速度。
對於環繞同一星球運動的物體,其脫離速度都不一定相同,主要是由位能,也就是物體與星球之間的距離來決定。脫離速度又等於 (√2)倍的軌道速率。軌道速率是指一物體環繞星球的速率,只要每個物體與地心的距離都相等,軌道速率就都一樣。而軌道速率可利用萬有引力=向心力加以求出。
軌道速率= √(GM/R) M為星球質量,R為物體與星球質心的距離。
然後下面是原稿網址:
http://tw.knowledge.yahoo.com/question/?qid=1305083121076
PS:我有稍微加一點東西
脫離速度就是指要脫離某一星體的重力進入太空所需的初始速度,
舉個例子來講:
當你把一個石頭丟上天空,手施與石頭力而使石頭往上飛,但此時重力會對石頭產生一股向下拉的力,且這股拉力會隨著時間增強,所以石頭飛越久,其速度就越慢,直到速度到達零,就開始往下掉。
這裡有兩個物理公式:
【 速 度 】=(初速度)-(重力)*(時間)
【移動距離】=(初速度)*(時間)-(重力)*(時間)*(時間)
即(初速度)*(時間)-(重力)*(時間的平方)
重力為一定值,所以在一定時間後的速度大小(末速度),其實是取決於初速度的大小,而移動距離的大小(末距離),也是取決於初速度的大小。
今天用手丟石頭,因為產生的初速度不夠,所以在脫離地球的重力場前,末速度便會到達零,此時作用於石頭上的力,只剩重力,所以石頭自然便會往下落
。但若是初速度能到達每秒11公里,那在速度到達零時,便會剛好脫離地球的重力場,此時速度為零,重力也為零,石頭就會飄浮在太空中了。
之所以稱他為臨界值,是因為它界於兩個狀態中間,初速度低於這個值,便無法脫逃,高於這個值,便會往太空飛去,若剛好是這個值,便會停在太空中。
補充一下:
在牛頓第一運動定律中,有講到若受力為零,則靜者恆靜,動者恆動,當你把
石頭丟出去時,你的施力在石頭離開石頭時便停止了,所以只剩重力在把石頭往下拉。
若初速度等於臨界速度,那在脫離重力場時,速度等於零,重力也等於零,石頭本身的合力就為零,所以便靜者恆靜的飄浮在太空中,
若初速度高於臨界速度,那在脫離重力場時,仍會有剩餘的速度,那便會動者恆動的繼續做等速度運動。