浅析宇宙速度

一、宇宙速度（v1、v2、v3）的含义
在地面附近将物体以一定的速度水平抛射后：
1.若抛射的速度比较小，物体（包括炮弹）将沿抛物线回到地面，此时物体的运动属于匀变速运动。
2.若抛射的速度比较大，物体（洲际导弹）仍将沿曲线回到地面，但此时物体的运动不属于匀变速运动，因为运动过程中加速度的方向发生了改变。
3.当速度达到一定程度即第一宇宙速度v1时，物体将不再落回地面，它将绕地球运动，成为一颗人造地球卫星。
4.若抛射的速度继续增大，当达到第二宇宙速度v2时，物体就会克服地球的引力，永远离开地球而成为太阳系内的一颗人造行星或飞到其他行星上。
5.如果速度继续增大到第三宇宙速度v3，物体甚至能摆脱太阳的强大引力，到其他恒星世界去旅行。
综上所述，宇宙速度就是特殊的发射速度，第一、第二、第三宇宙速度就是分别成功发射人造卫星、人造行星和恒星际宇宙飞船的临界发射速度。
二、宇宙速度（v1、v2、v3）的计算
1.关于v1
第一宇宙速度v1，即人造地球卫星环绕地球表面做匀速圆周运动的速度，由于近地卫星均在100km左右的高空飞行，与地球半径R=6400km相比可忽略不计，完全可以说是在“地面附近”飞行，于是用地球半径代表
近地卫星到地心的距离，用R表示地球半径，M表示地球的质量，m表示卫星的质量，地球对卫星的引力或曰重力提供近地卫星环绕地球的向心力，根据这两种说法有下列两种解法：
解法一：根据地球对卫星的引力提供近地卫星环绕地球的向心力，由牛顿第二定律有：GMmR2=Mv21R
，于是解得v1=GMR=6.67×10-11×5.98×10246400×103
m/s≈7.9km/s。
解法二：地球对卫星的重力提供近地卫星环绕地球的向心力，由牛顿第二定律有：
mg=mv21R，于是解得v1=gR＝9.8×6400×103m/s≈7.9km/s。