有關神舟飛船的物理知識
1.第一宇宙速度
物體在地面附近繞地球做勻速圓周運動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動時必須具備的速度,也叫環繞速度。第一宇宙速度兩個別稱:航天器最小發射速度、航天器最大運行速度。在一些問題中說,當某航天器以第一宇宙速度運行,則說明該航天器是沿著地球表面運行的。按照力學理論可以計算出V1=7.9公里/秒。航天器在距離地面表面數百公里以上的高空運行,地面對航天器引力比在地面時要小,故其速度也略小于V1。
2.向心運動
向心運動:指物體做圓周運動時,提供的向心力大于所需要的向心力時的做的運動.
3.標準大氣壓
1標準大氣壓=760mm汞柱=76cm汞柱=1.01325×10^5Pa=10.336m水柱。1標準大氣壓=101325 N/㎡。(在計算中通常為 1標準大氣壓=1.01×10^5)
4.絕對零度
絕對零度(absolute zero)是熱力學的最低溫度,但此為僅存于理論的下限值。其熱力學溫標寫成K,等于攝氏溫標零下273.15度(-273.15℃)。 絕對零度,是可能達到的最低溫度。在絕對零度下,原子和分子擁有量子理論允許的最小能量。絕對零度就是開爾文溫度標(簡稱開氏溫度標,記為K)定義的零點;0K等于—273.15℃,而開氏溫度標的一個單位與攝氏度的大小是一樣的。
5.反沖原理(用于火箭發射)
反沖運動是當一個物體向某一個方向射出(或拋出)它的一部分時,這個物體的剩余部分將向相反的方向運動.
材料問題
在面對冷熱無常的太空中,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,還必須在這變化無常的環境下保持艙內環境穩定。在飛船返回地球中,由于飛船高速進入大氣層,在稠密的大氣摩擦下,速度開始急劇下降,表面與氣體摩擦產生巨大熱量,外表面溫度能達到1600℃以上。因此,飛船的材料還應該耐摩擦、隔熱。
6.動量問題
大家都知道,火箭是向上發射升空的,火箭點火后,我們都可以觀察到火箭會噴出火焰并且伴隨著大量的.煙霧。其實這是運用到物理學中的動量守恒定律,只要我們把發射前火箭看成一個系統,發射時噴出的氣體與火箭分別看成一個系統,我們就可以運用動量守恒定律。由于火箭是向下噴出氣體的,所以火箭就向上飛了。
7.超失重問題
火箭點火發射時,航天員都是平躺在椅子上,由于火箭點火發射時,飛船處于加速過程,航天員都處于超重狀態,通常會是人體自重的4到5倍,因此,航天員應平躺在椅子上,否則,人體中的血液由于慣性作用,還將保持原來狀態,導致大量血液淤積在靜脈中,使頭部血壓降低,足部血壓升高,嚴重者還可能導致意識喪失。飛船發射到太空時,處于完全失重狀態。
8.速度、加速度問題
要使飛船能順利送進軌道,火箭的發射速度加速度都是很重要的。在地表面發射飛船,火箭的發射速度應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指定軌道。而當飛船在指定軌道繞地球作圓周運動時,飛船的飛行速度又不能超過宇宙第一速度7.9km/s,飛船在距離地面表面數百公里以上的高空運行,地面對飛船的引力比在地面時要小,因此,飛船的速度應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動,其軌道將變為橢圓軌道,如果速度大小達到宇宙第二速度11.6km/s時,飛船將不在繞地球運動,而繞太陽運動。
9.能量守恒問題
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,還要經過變軌等等問題,飛船要送到指定高度圓軌道飛行時,先進入的是橢圓軌道,在此過程中,飛船的速度大小是不一樣的,飛船離地高度也在變化,遠地點與近地點的速度大小是不相同。速度大小不同也就說明其動能就不一樣了。大家都清楚的知道能量是不會憑空產生,也不會憑空消失,因此在此過程中,由能量守恒可以知道,飛船動能的減小或增大轉化為飛船的勢能。
10.壓力問題
飛船要把人送到太空中,太空并沒有空氣,沒有大氣壓,因此,航天員要能在艙內生存,就必須為航天員提供一個與地球環境一樣的舒適生活環境。神舟七號中,航天員還有出艙任務,艙外航天服里同樣也要進行充壓才能適合航天員生存。
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