给孩子的趣味科学课-09火箭原理和构造
别绕了,快被你绕晕了。你在干什么?你看我这个速度够快了,是不是可以彻底脱离地球了?书上说至少要达到第一宇宙速度才行,大不了我再努力一点,这不是你努不努力的问题。好吧。
你知道第一宇宙速度有多快吗?每秒钟7.9公里,相当于音速的20倍。如果你从8公里外飞来,一秒钟就能到,音爆的声音却还要25秒才能到,太厉害了。但是为什么要这么快?我一直飞不能飞出去吗?
还是让科学家来告诉你答案。地的速度它只是让我们能够环绕地球,第二宇宙速度它能够让我们脱离地球。第三宇宙速度就是它不断可以逃离地球,它的速度大到可以逃离太阳的引力。
这些速度是谁规定的?不是谁规定的,你知道万有引力吗?这个我知道牛顿被树上掉下来的苹果砸到,就发现了万有引力,就是万有引力定律。
你看通过引力公式和向心力公式,然后让引力等于向心力,行说人话,如果小朋友有机会能够提着一小桶水,然后使劲抡起来,就会发现这桶水轮到了天空最上方的时候,水也不会掉下来。由于有速度的原因,水就会有一种向外向上跑的这样一个趋势,这就是所谓的离心力。但是这个时候,它又受到地球的引力。这个时候当离心力和引力达到了平衡水,就在水桶里面待着,它就不会掉下来。这就是离心力和引力的关系。原来这就是第一语宇宙速度的原理。
那么人类能达到第三宇宙速度吗?当然能了。目前咱们人类发射的航天器最远的是旅行者一号,它目前已经到达了太阳系的外围。去NASA测算它现在已经达到了第三宇宙速度。我已经懂了,那么怎样才能到达第一宇宙速度?
别急,接下来就说了。火箭是目前人类唯一能够脱离地球表面引力进入太空的工具。但是单级火箭很难达到第一周速度,进入到环绕地球的轨道,为什么呢?火箭多带一点燃料一直飞不行吗?
我们知道有一个非常著名和非常经典的公式,就是齐尔科夫斯基公式。这公式深刻的揭示了咱们的火箭到底能飞多远,飞多高、飞多快。齐尔科夫斯基公式里面决定了火箭飞的速度跟火箭发动机喷出的排气速度,以及起飞前的重量和最后飞行结束时候的重量这三个因素有关系。如果我们起始的重量越大,这样火箭就能够飞得越快。如果说我们的排速度越快,火箭也能够飞得越快。如果我们火箭工作结束的时候重量越轻,我们也能飞得越快……