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失重

失重

太空飞船在其轨道上处于自由落体的恒定状态。

物理

关键词

失重, 引力, 自由落体, 微重力, 宇宙速度, 圆形路径, 椭圆路径, 双曲路径, 惯性, 椭圆形, 双曲线, 航天飞机, 航天器, 直线运动, 轨道, 速度, 太空研究, 惯性系, 力学, 外太空, 物理

相关附加项

场景

航天飞机

失重原因

  • 自由下落
  • 切向直线运动

宇宙飞船里的失重状态

轨道

  • 下降路径 - 切向速度小于第一宇宙速度(大约8千米/秒)。
  • 圆周轨道 - 切向速度等于第一宇宙速度(大约8千米/秒)。宇宙飞船向前运行的速度快到足以停留在圆周轨道上。它实际上“落在”地球周围,持久的自由下落解释了失重状态。
  • 椭圆轨道 - 当切向速度大于第一宇宙速度但小于第二宇宙速度(大约11千米/秒)时,宇宙飞船的轨道变成椭圆形。
  • 双曲线轨道 - 当切向速度大于第二宇宙速度(大约11千米/秒)时,宇宙飞船摆脱地球对双曲线轨迹的万有引力,因而第二宇宙速度也被称为“逃逸速度”。 (如果宇宙飞船到达了第三宇宙速度——大约42千米/秒,它会离开太阳系。)

动画

  • 自由下落
  • 切向直线运动

旁白

宇宙飞船沿着一条环形路径绕地球飞行。它的运动包含了两个部分:切向运动自由落体运动。这两种形式的运动共同作用的结果就是圆周运动

由于宇宙飞船一直处于自由下落状态,它事实上是在绕着地球“下落”,这解释了宇宙飞船上失重状态的由来。使得宇宙飞船保持沿环形路径飞行的这一速度称为第一宇宙速度,大约是8千米/秒。

当切向运动速度大于第一宇宙速度时,宇宙飞船的运动路径变成椭圆形的。根据开普勒行星运动第二定律,在远地点,当宇宙飞船距离地球较远时,它的速度下降,而在近地点,当宇宙飞船距离地球更近时,它的速度提升。

切向运动速度小于第一宇宙速度时,宇宙飞船开始降落

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