从苹果落地到星际穿越,万有引力

从苹果落地到星际穿越,万有引力一直是我们认识世界的核心力量。这个手册详细介绍了从曲线运动到星际航行的各个关键步骤。先来看03万,这个数字指的是GM。接下来,介绍亚当斯、伽勒、勒维耶还有哈雷。01曲线运动:认识弯路再谈飞天。曲线运动一定是变速的,速度方向是曲线上某点的切线方向,切线在变化。如果曲线变成直线,那么速度方向就是直线。把曲线拆成两段直线就能更好理解它了。水平方向做匀速运动,竖直方向做匀变速运动,再把它们合成回来就能得到原来的曲线运动。 接下来是02特殊曲线,把复杂拆成熟悉的积木。平抛运动只受重力作用,加速度恒定,分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。时间相等是一个重要特性。速度反向延长线会经过水平位移中点,速度与水平方向夹角正切值是位移夹角正切值的2倍。实验验证时要注意保持斜槽高度一致、坐标原点以槽口球心为准以及用相邻点间距Δy=gt²求时间。圆周运动在宇宙中最常见,涉及线速度、角速度和向心加速度公式。接触或皮带传动时线速度相等;同轴或相对位置不变时角速度相等。绳拉球过竖直面时最高点最小速度是√(gR),杆连球过竖直面时可以有0速度也可以有交替拉力和支持力的情况。 继续讲03万有引力:地球和星空之间的力写成公式了。开普勒三定律描述了行星运动的规律。牛顿提出万有引力定律F=G·m₁·m₂/r²,G=6.67×10⁻¹¹ N·m²/kg²是由卡文迪许用扭秤测量得到的。月地检验证明了万有引力定律正确性。通过地表重力和环绕向心力两个角度计算天体质量非常实用。 接着是04宇宙航行:把万有引力变成火箭推力。三宇宙速度分别是7.9 km/s、11.2 km/s和16.7 km/s,分别对应第一、第二和第三宇宙速度。卫星环绕时高轨低速低轨高速是“黄金搭配”。同步卫星在赤道上空“悬停”作为时间锚点。双星系统互相绕转时角速度和周期相等但半径与质量成反比。 最后关于变轨技术:加速往外变轨在远地点进行;减速往里变轨在近地点进行。变轨点加速度相等;外轨周期大、机械能大;内轨周期小、机械能小。近日点速度最大远日点速度最小。 要记住这个手册包含了从苹果落地到星际航行各个方面的知识。