亲爱的读者，您是否对三个宇宙速度的推导公式高中_第三宇宙速度的推导公式感到陌生？别担心，今天我将为大家介绍一些关于三个宇宙速度的推导公式高中_第三宇宙速度的推导公式的知识，希望能够帮助大家更好地了解这个话题。
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第二宇宙速度和第三宇宙速度是如何推导出来的
1、第二宇宙速度
一个质量为m的物体具有速度v，则它具有的动能为mv^2/2。假设无穷远地方的引力势能为零（应为物体距离地球无穷远时，物体受到的引力势能为零，所以这个假设是合理的）。
则距离地球距离为r的物体的势能为-mar(a为该点物体的重力加速度，负号表示物体的势能比无穷远点的势能小）。又因为地球对物体的引力可视为物体的重量，所以有
GmM/r2=ma
即a=（GM）/r2.
所以物体的势能又可写为-GmM/r，其中M为地球质量。设物体在地面的速度为V，地球半径为R，则根据能量守恒定律可知，在地球表面物体动能与势能之和等于在r处的动能与势能之和，即
mV2/2+（-GMm/R）=mv2/2+（-GmM/r)。
当物体摆脱地球引力时，r可看作无穷大，引力势能为零，则上式变为
mV2/2-GmM/R=mv2/2.
显然，当v等于零时，所需的脱离速度V最小，即
V=2GM/R开根号，
又因为
GMm/R2=mg,
所以
V=2gR开根号，
另外，由上式可见脱离速度（第二宇宙速度）恰好等于第一宇宙速度的根号2倍。
2、第三宇宙速度
第三宇宙速度是指，如果卫星进一步挣脱太阳引力的束缚，达到一定的速度（能量）就能变成绕银河系运行运行的人造卫星。简单说挣脱太阳系而飞向太阳系以外的宇宙空间去，必须具有的最小发射速度叫做第三宇宙速度。
地球以约30 km/s的速度绕太阳运动，地球上的物体也随着地球以这个速度绕太阳运动。正像物体挣脱地球引力所需的最小速度等于它绕地球运行速度的√2倍一样，卫星脱离太阳引力的束缚所需的速度应等于它绕太阳运动的速度√2倍。
这就是说该卫星在地表的发射速度至少就该是42.4Km/s速度，由于地球本身绕太阳运行的速度约30 km/s，所以只要使它沿地球运动轨道方向增加12.4 km/s的速度所具有的动能就行，但要卫星在挣脱地球引力束缚的过程中还要需要一部分能量。
因此卫星初动能应该就该是所要增加12.4km/s速度所具有的动能再加上脱离地球引力做功的能量（第二宇宙速度所对应的动能）。
所以卫星的第三宇宙速度对应的动能就应该等于增加的12.4km/s速度所具有的动能再加上脱离地球引力做功的能量（第二宇宙速度所对应的动能）。如果用V3表示第三宇宙速度，则V3=√（12.4）2+（11.2）2=16.7km/s。
扩展资料
当发射速度V与宇宙速度分别有如下关系是，被发射物体的情况将有所不同：
第一种情况，当v<v1时，被发射物体最终仍将落回地面；
第二种情况，当v1≤v<v2时，被发射物体将环绕地球运动，成为地球卫星；
第三种情况，当v2≤v<v3时，被发射物体将脱离地球束缚，成为环绕太阳运动的“人造行星”；
第四种情况，当v≥v3时，被发射物体将从太阳系中逃逸。
由此可见，三个宇宙速度均是发射卫星过程中的不同临界状态。
参考资料来源：百度百科-三大宇宙速度
三个宇宙速度推导过程
第三宇宙速度v3=16.7km/s。推导方法如下：第三宇宙速度
以离太阳表面无穷远处为0势能参考面，则有
先不考虑地球引力
1/2mv（人造天体对太阳）^2+(-gmm/r)=0
m为人造天体的质量，r为平均日地距离，m为太阳质量
v=√（2gm/r）=42.2km/s
∵v地绕太阳=29.8km/s
∴v’=42.2-29.8=12.4km/s
设r'为地球半径，m'为地球质量
又∵发射时必须克服地球引力做功
∴1/2mv^2-gm'm/r'=1/2mv’^2
∵gm'm/r'=1/2mv(宇宙第二速度)^2
1/2*m*v^2-1/2*mv(宇宙第二速度）^2=1/2*mv’^2
v=16.7km/s
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