另辟蹊径,简化了推导,非常棒。
我按给出的公式用Excel算了一下,当选最大时间为10秒时,R=9.911 个地球半径 (R=9.911 r),而自由落体公式算出的高度是490米 (R-r=490米)。显然在10秒内,达到8.911个地球半径的高度有些超出物理现实。 我再三检查了EXCEL,确信计算无误(公式比较复杂,计算错误的可能性也有)。
可能是在第二个积分时候,选的积分上下限需要再考虑一下 (您的思路是当t=0时,物体位于最高处。最大时间为从此高处下落到达地面所用的时间。这里,在同等时间前提下,当上抛时候,初速度如果和下落到达地面的速度一样,最后到达的高度与从上面初速为零释放而下落的高度是一致的,因此所推出的公式也适用于上抛运动)。
按您推导的思路,结合上面所说的上下限,得出如下公式:
落地时最大速度:
T: 落地时间,、eta = R/(R+H); R: 地球半径,H: 最大高度。g 重力加速度 (注意,这里R是地球半径)
取不同时间,可数值解得 最大高度H如下:
T1=10 秒; H1= 489.938 米
T2= 100秒;H2=48386。7米
T3= 2530秒;H3=7816902米 (=1.229672 倍地球半径)。落地速度(或上抛速度)为每秒 8.289公里,大于第一宇宙速度每秒7.91公里
而小于第二宇宙速度每秒11.18公里。
H1 与H2 和自由落体公式结果相差无几。而H3是自由落体公式计算结果的四分之一。在此高度下,物体受地球的引力是在地面引力的4.9714 分之一倍。T3是物体在地球内部往返周期的一半(行程为地球直径)。二者均视地球质量分布为均匀的,忽略空气阻力的影响(和实际情况会相差甚远。如果有空气作用,物体下落后不久会达到一个匀速运动状态,速度不会始终加速,这样会大大增加降落时间)
六号公路
2024-07-20 09:08:56佩服