神舟飞船的物理知识 篇一
神舟飞船作为中国的载人航天器,是中国航天事业的重要组成部分。它的设计和运行离不开物理学的知识。本文将介绍神舟飞船的物理原理和应用。
首先,神舟飞船的运行需要克服地球的引力。根据牛顿的万有引力定律,地球对神舟飞船产生了引力,而神舟飞船需要具备足够的离心力来克服这个引力。这就要求神舟飞船必须具备足够的速度和加速度,以维持在轨道上运行。具体来说,神舟飞船采用了火箭发动机来提供巨大的推力,通过燃烧燃料产生的高速气体喷射,实现了向上的推力,从而使飞船能够脱离地球引力,并进入轨道。
其次,神舟飞船的轨道运行离不开牛顿的第一定律——惯性定律。一旦神舟飞船进入了轨道,没有外力作用时,它将保持匀速直线运动的状态,即保持一定的速度和方向。这是因为没有外力作用时,根据牛顿的第一定律,物体将保持原有的运动状态。因此,神舟飞船在轨道上运行时,只需要时刻调节其速度和方向,以保持轨道稳定。
此外,神舟飞船的返回过程也涉及到物理学的知识。当神舟飞船完成任务后,需要从轨道上返回地球。这时,神舟飞船需要通过火箭发动机的逆推,减小速度,使得飞船脱离轨道并进入大气层。进入大气层后,飞船需要克服大气阻力的影响。大气阻力会导致飞船产生摩擦力和空气动力学力,使得飞船减速。为了减小阻力,神舟飞船采用了热防护层来保护飞船不受高温烧蚀。最后,飞船通过降落伞和推进器的协同作用,实现了安全着陆。
综上所述,神舟飞船的设计和运行离不开物理学的知识。它的运行需要克服地球引力、遵循惯性定律以及克服大气阻力等。通过学习神舟飞船的物理原理和应用,我们可以更好地理解航天器的运行原理,进一步推动我国航天事业的发展。
神舟飞船的物理知识 篇二
神舟飞船作为中国的载人航天器,在其设计和运行过程中涉及到了许多物理学原理。本文将继续介绍神舟飞船的物理知识,重点关注其航天器的动力学和热力学特性。
首先,神舟飞船的动力学特性与其运行过程密切相关。动力学是研究物体运动的学科,其中牛顿的运动定律是基本原理之一。在神舟飞船的发射过程中,它需要克服地球的引力,并达到足够的速度和高度以进入轨道。为了实现这一目标,神舟飞船采用了火箭发动机提供的推力。根据牛顿的第二定律,物体的加速度与施加在其上的力成正比,与物体的质量成反比。因此,神舟飞船需要具备足够的推力和质量来达到所需的加速度,以克服地球引力。
其次,神舟飞船的热力学特性也是其设计和运行中需要考虑的重要因素。热力学是研究热能转化和传递的学科,它在航天器设计中起着重要的作用。在神舟飞船的发射过程中,火箭发动机燃烧燃料产生高温高压的气体,并通过喷射提供推力。这一过程涉及到燃料的燃烧和气体的膨胀等热力学现象。同时,在进入大气层和重返地球的过程中,神舟飞船需要应对高温和高速气流的影响。为了保护飞船和宇航员的安全,神舟飞船采用了热防护层来减小热传递和热蚀。
此外,神舟飞船的运行还涉及到航天器的空气动力学特性。空气动力学是研究物体在气体中运动与相互作用的学科,它在神舟飞船的设计和运行中起着重要的作用。在进入大气层和重返地球的过程中,神舟飞船会面临空气阻力的影响。空气阻力会导致飞船减速和产生摩擦力,对飞船的运行造成一定的影响。为了减小阻力,神舟飞船采用了流线型的外形设计和热防护层等措施。
综上所述,神舟飞船的设计和运行涉及到了物理学的多个领域,包括动力学、热力学和空气动力学等。通过深入研究和理解这些物理知识,我们可以更好地设计和运行航天器,推动我国航天事业的发展。
神舟飞船的物理知识 篇三
有关神舟飞船的物理知识
1.第一宇宙速度
物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动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圆周运动时必须具备的速度,也叫环绕速度。第一宇宙速度两个别称:航天器最小发射速度、航天器最大运行速度。在一些问题中说,当某航天器以第一宇宙速度运行,则说明该航天器是沿着地球表面运行的。按照力学理论可以计算出V1=7.9公里/秒。航天器在距离地面表面数百公里以上的高空运行,地面对航天器引力比在地面时要小,故其速度也略小于V1。
2.向心运动
向心运动:指物体做圆周运动时,提供的向心力大于所需要的向心力时的做的运动.
3.标准大气压
1标准大气压=760mm汞柱=76cm汞柱=1.01325×10^5Pa=10.336m水柱。1标准大气压=101325 N/㎡。(在计算中通常为 1标准大气压=1.01×10^5)
4.绝对零度
绝对零度(absolute zero)是热力学的最低温度,但此为仅存于理论的下限值。其热力学温标写成K,等于摄氏温标零下273.15度(-273.15℃)。 绝对零度,是可能达到的最低温度。在绝对零度下,原子和分子拥有量子理论允许的最小能量。绝对零度就是开尔文温度标(简称开氏温度标,记为K)定义的零点;0K等于—273.15℃,而开氏温度标的一个单位与摄氏度的大小是一样的。
5.反冲原理(用于火箭发射)
反冲运动是当一个物体向某一个方向射出(或抛出)它的一部分时,这个物体的剩余部分将向相反的方向运动.
材料问题
在面对冷热无常的太空中,舱外航天服以及飞船的材料也是非常重要的,航天服以及飞船材料不仅仅要耐高温以及耐低温外,还必须在这变化无常的环境下保持舱内环境稳定。在飞船返回地球中,由于飞船高速进入大气层,在稠密的大气摩擦下,速度开始急剧下降,表面与气体摩擦产生巨大热量,外表面温度能达到1600℃以上。因此,飞船的材料还应该耐摩擦、隔热。
6.动量问题
大家都知道,火箭是向上发射升空的,火箭点火后,我们都可以观察到火箭会喷出火焰并且伴随着大量的.烟雾。其实这是运用到物理学中的动量守恒定律,只要我们把发射前火箭看成一个系统,发射时喷出的气体与火箭分别看成一个系统,我们就可以运用动量守恒定律。由于火箭是向下喷出气体的,所以火箭就向上飞了。
7.超失重问题
火箭点火发射时,航天员都是平躺在椅子上,由于火箭点火发射时,飞船处于加速过程,航天员都处于超重状态,通常会是人体自重的4到5倍,因此,航天员应平躺在椅子上,否则,人体中的血液由于惯性作用,还将保持原来状态,导致大量血液淤积在静脉中,使头部血压降低,足部血压升高,严重者还可能导致意识丧失。飞船发射到太空时,处于完全失重状态。
8.速度、加速度问题
要使飞船能顺利送进轨道,火箭的发射速度加速度都是很重要的。在地表面发射飞船,火箭的发射速度应该不低于宇宙第一速度7.9km/s,如果低于此速度,飞船是不能顺利到达指定轨道。而当飞船在指定轨道绕地球作圆周运动时,飞船的飞行速度又不能超过宇宙第一速度7.9km/s,飞船在距离地面表面数百公里以上的高空运行,地面对飞船的引力比在地面时要小,因
此,飞船的速度应略小于宇宙第一速度。如果速度大于宇宙第一速度,飞船将不在作圆周运动,其轨道将变为椭圆轨道,如果速度大小达到宇宙第二速度11.6km/s时,飞船将不在绕地球运动,而绕太阳运动。9.能量守恒问题
大家都知道,飞船要送到指定高度的圆轨道,并非直接把飞船送到指定高度就行的,还要经过变轨等等问题,飞船要送到指定高度圆轨道飞行时,先进入的是椭圆轨道,在此过程中,飞船的速度大小是不一样的,飞船离地高度也在变化,远地点与近地点的速度大小是不相同。速度大小不同也就说明其动能就不一样了。大家都清楚的知道能量是不会凭空产生,也不会凭空消失,因此在此过程中,由能量守恒可以知道,飞船动能的减小或增大转化为飞船的势能。
10.压力问题
飞船要把人送到太空中,太空并没有空气,没有大气压,因此,航天员要能在舱内生存,就必须为航天员提供一个与地球环境一样的舒适生活环境。神舟七号中,航天员还有出舱任务,舱外航天服里同样也要进行充压才能适合航天员生存。