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火箭如果在真空中能够加速度,为什么需要那么高的速度才能离开地球?

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:物理作业 时间:2024/07/08 18:31:39
火箭如果在真空中能够加速度,为什么需要那么高的速度才能离开地球?
须知道,离地球越远,引力越小,在太空站中,引力已经非常小了.
也许一个小孩子的力气,就可以把它推出太空了.为什么需要那么高速度离开地球?
换句话说,如果真空中可以产生加速度,那火箭只要燃料足够,应该可以以任意速度离开地球才对.
我的意思是,如果能够有持续不断的力气推动,那它应该可以用极慢的速度前进,就如。
你要去某一地方,你可以坐车去,也可以骑自行车去,也可以走路去。甚至,爬也是可以爬得到的。反正,只要持续的做功,就必定可以到达。
为什么离开地球一定需要加到如此的高速呢。
首先说明,你的想法是正确的.
只要火箭的推力大于重力,燃料足够,火箭总是有能力飞出地球的.
但是,你忽略了地球重力的作用,重力的作用会使得燃料的消耗达到一个天文数字.
从能量守恒的角度来说,把火箭从地面送到100万公里之外(基本可以认为离开地球的引力范围),需要对火箭做的功是固定不变的.但是从技术角度来说,消耗的燃料却是不一样的.
火箭要离开地面,它的推力必须大于重力.如果有一个100吨的火箭,它要想离开地面,推力就必须大于100吨.这绝对不是一个很小的力.火箭的推力如果刚刚好大于重力,例如120吨,那么它的推力中将会有100吨用于克服重力,只有20吨的推力用来给火箭做功.因此它的绝大部分燃料是被浪费掉的,是不做功的.相反,如果我们把火箭的推力增加到原来的2.5倍,达到300吨.这时候用来把火箭推出地球的推力就会增加到200吨,也就是10倍.
如果我们用尽可能大的推力,在极短的时间内把火箭加速到第二宇宙速度,那么火箭就不再需要推力了,只要依靠惯性就足够飞出地球引力范围了.这时候消耗的燃料就是最少的.