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第三宇宙速度值是16.7km/s吗？

作者: zgt1962 发表日期: 2006-09-13 10:34 点击数: 1033

第三宇宙速度值是16.7km/s吗？

长沙同升湖国际实验学校郑国太

一、第三宇宙速度的意义：
第三宇宙速度是指在地球上发射物体，使其挣脱地球、太阳的万有引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去，相对地球必须具有的最小发射速度。学过高中物理的人都知道，第三宇宙速度值为16.7km/s。二、第三宇宙速度值为16.7Km/s的推导过程然而，笔者以为该数值是不准确的，准确的数值应为13.6 km/s。
二、第三宇宙速度值为16.7m/s的推导过程

三、上述推导过程中值得商榷的地方
首先，由于物体的动能与速度有关，而速度又与参考系的选取有关，所以，要计算一个物体的动能必须选定参考系。我们研究物体离开太阳系时所应具有的动能，应该选太阳为参考系。从而在太阳参考系中，确定在地球上发射物体时物体必须具有的速度。参考系一经选定，在计算物体总动能的过程中就不能改变。然而，上述推导过程中，在计算物体的动能时，先选了太阳为参考系，后又选了地球为参考系。
其次，由于是在地球上发射物体，因此物体具有随地球绕太阳公转的速度。在考虑了物体要离开太阳应具有的速度后，物体再要离开地球而需增加的的速度，两者是可以而且应该和发射物体处地球公转的速度方向一致的。但是，上面计算中的（1）式，两者却是垂直的关系。这正是先选了太阳为参考系后又选地球为参考系造成的。
第三，由物体脱离地球的速度（第二宇宙速度）与物体在地球表面附近环绕地球的速度（第一宇宙速度）的关系，推出物体脱离太阳系的速度与地球绕太阳的环绕速度的关系，尽管其结果是对的，但推理的前提条件是不充分的。因为物体是在地球表面附近，那么类推时地球就应该是地球在太阳表面附近。但实际上，地球并不在太阳表面附近。因而进行类推的条件并不严密。

四、第三宇宙速度值V3=13.6 km/s的推导

需要指明的是第三宇宙速度值13.6 km/s，是理论上的最小数值，没有考虑空气阻力和太阳系其它星体的影响。如考虑这些因素，物体要从地球上脱离太阳系，则第三宇宙速度的数值就比13.6 km/s要大。

2006年9月8日

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作者简介：郑国太（1962）,男,湖南石门人。1982年毕业于湖南常德师专物理系,2001年获湖南师大物理专业本科学历, 中学物理高级教师.湖南师大理学院2004级物理教育硕士。在《中学物理》2000(10)、2002(5)发表论文各一篇。