有關(guān)神舟飛船的物理知識(shí)
1.第一宇宙速度
物體在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度叫做第一宇宙速度。 第一宇宙速度
航天器沿地球表面作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)必須具備的速度,也叫環(huán)繞速度。第一宇宙速度兩個(gè)別稱:航天器最小發(fā)射速度、航天器最大運(yùn)行速度。在一些問(wèn)題中說(shuō),當(dāng)某航天器以第一宇宙速度運(yùn)行,則說(shuō)明該航天器是沿著地球表面運(yùn)行的。按照力學(xué)理論可以計(jì)算出V1=7.9公里/秒。航天器在距離地面表面數(shù)百公里以上的高空運(yùn)行,地面對(duì)航天器引力比在地面時(shí)要小,故其速度也略小于V1。
2.向心運(yùn)動(dòng)
向心運(yùn)動(dòng):指物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),提供的向心力大于所需要的向心力時(shí)的做的運(yùn)動(dòng).
3.標(biāo)準(zhǔn)大氣壓
1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=760mm汞柱=76cm汞柱=1.01325×10^5Pa=10.336m水柱。1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=101325 N/㎡。(在計(jì)算中通常為 1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=1.01×10^5)
4.絕對(duì)零度
絕對(duì)零度(absolute zero)是熱力學(xué)的最低溫度,但此為僅存于理論的下限值。其熱力學(xué)溫標(biāo)寫(xiě)成K,等于攝氏溫標(biāo)零下273.15度(-273.15℃)。 絕對(duì)零度,是可能達(dá)到的最低溫度。在絕對(duì)零度下,原子和分子擁有量子理論允許的最小能量。絕對(duì)零度就是開(kāi)爾文溫度標(biāo)(簡(jiǎn)稱開(kāi)氏溫度標(biāo),記為K)定義的零點(diǎn);0K等于—273.15℃,而開(kāi)氏溫度標(biāo)的一個(gè)單位與攝氏度的大小是一樣的。
5.反沖原理(用于火箭發(fā)射)
反沖運(yùn)動(dòng)是當(dāng)一個(gè)物體向某一個(gè)方向射出(或拋出)它的一部分時(shí),這個(gè)物體的剩余部分將向相反的方向運(yùn)動(dòng).
材料問(wèn)題
在面對(duì)冷熱無(wú)常的太空中,艙外航天服以及飛船的材料也是非常重要的,航天服以及飛船材料不僅僅要耐高溫以及耐低溫外,還必須在這變化無(wú)常的環(huán)境下保持艙內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定。在飛船返回地球中,由于飛船高速進(jìn)入大氣層,在稠密的大氣摩擦下,速度開(kāi)始急劇下降,表面與氣體摩擦產(chǎn)生巨大熱量,外表面溫度能達(dá)到1600℃以上。因此,飛船的材料還應(yīng)該耐摩擦、隔熱。
6.動(dòng)量問(wèn)題
大家都知道,火箭是向上發(fā)射升空的,火箭點(diǎn)火后,我們都可以觀察到火箭會(huì)噴出火焰并且伴隨著大量的.煙霧。其實(shí)這是運(yùn)用到物理學(xué)中的動(dòng)量守恒定律,只要我們把發(fā)射前火箭看成一個(gè)系統(tǒng),發(fā)射時(shí)噴出的氣體與火箭分別看成一個(gè)系統(tǒng),我們就可以運(yùn)用動(dòng)量守恒定律。由于火箭是向下噴出氣體的,所以火箭就向上飛了。
7.超失重問(wèn)題
火箭點(diǎn)火發(fā)射時(shí),航天員都是平躺在椅子上,由于火箭點(diǎn)火發(fā)射時(shí),飛船處于加速過(guò)程,航天員都處于超重狀態(tài),通常會(huì)是人體自重的4到5倍,因此,航天員應(yīng)平躺在椅子上,否則,人體中的血液由于慣性作用,還將保持原來(lái)狀態(tài),導(dǎo)致大量血液淤積在靜脈中,使頭部血壓降低,足部血壓升高,嚴(yán)重者還可能導(dǎo)致意識(shí)喪失。飛船發(fā)射到太空時(shí),處于完全失重狀態(tài)。
8.速度、加速度問(wèn)題
要使飛船能順利送進(jìn)軌道,火箭的發(fā)射速度加速度都是很重要的。在地表面發(fā)射飛船,火箭的發(fā)射速度應(yīng)該不低于宇宙第一速度7.9km/s,如果低于此速度,飛船是不能順利到達(dá)指定軌道。而當(dāng)飛船在指定軌道繞地球作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),飛船的飛行速度又不能超過(guò)宇宙第一速度7.9km/s,飛船在距離地面表面數(shù)百公里以上的高空運(yùn)行,地面對(duì)飛船的引力比在地面時(shí)要小,因此,飛船的速度應(yīng)略小于宇宙第一速度。如果速度大于宇宙第一速度,飛船將不在作圓周運(yùn)動(dòng),其軌道將變?yōu)闄E圓軌道,如果速度大小達(dá)到宇宙第二速度11.6km/s時(shí),飛船將不在繞地球運(yùn)動(dòng),而繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)。
9.能量守恒問(wèn)題
大家都知道,飛船要送到指定高度的圓軌道,并非直接把飛船送到指定高度就行的,還要經(jīng)過(guò)變軌等等問(wèn)題,飛船要送到指定高度圓軌道飛行時(shí),先進(jìn)入的是橢圓軌道,在此過(guò)程中,飛船的速度大小是不一樣的,飛船離地高度也在變化,遠(yuǎn)地點(diǎn)與近地點(diǎn)的速度大小是不相同。速度大小不同也就說(shuō)明其動(dòng)能就不一樣了。大家都清楚的知道能量是不會(huì)憑空產(chǎn)生,也不會(huì)憑空消失,因此在此過(guò)程中,由能量守恒可以知道,飛船動(dòng)能的減小或增大轉(zhuǎn)化為飛船的勢(shì)能。
10.壓力問(wèn)題
飛船要把人送到太空中,太空并沒(méi)有空氣,沒(méi)有大氣壓,因此,航天員要能在艙內(nèi)生存,就必須為航天員提供一個(gè)與地球環(huán)境一樣的舒適生活環(huán)境。神舟七號(hào)中,航天員還有出艙任務(wù),艙外航天服里同樣也要進(jìn)行充壓才能適合航天員生存。
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