La primera velocidad cósmica se refiere a la velocidad a la que un objeto realiza un movimiento circular uniforme alrededor de la Tierra cerca del suelo.
Velocidad cósmica es el nombre colectivo de las cuatro velocidades iniciales más representativas de un objeto que parte de la Tierra y se mueve en el campo gravitacional del cuerpo celeste. Dependiendo de su misión, una nave espacial necesita alcanzar una de estas cuatro velocidades cósmicas. La primera velocidad cósmica, también conocida como velocidad orbital, se refiere a la velocidad inicial mínima requerida para que un objeto lanzado a la Tierra vuele alrededor de la Tierra y realice un movimiento circular. Para moverse en un movimiento circular, siempre debe haber una fuerza que actúe sobre la nave espacial.
Su tamaño es igual al cuadrado de la velocidad lineal de la nave multiplicado por su masa y dividido por el radio orbital, es decir, F=\frac{mv^2}{R}, donde\ frac{v^2} {R} es la aceleración centrípeta de un objeto en movimiento circular. Aquí, simplemente se puede utilizar la gravedad de la Tierra. Con el radio y la velocidad de la órbita apropiados, la gravedad de la Tierra sobre el objeto es exactamente igual a la fuerza centrípeta del objeto en movimiento circular.
De hecho, existe una atmósfera densa en la superficie terrestre y es imposible que una nave espacial realice movimientos circulares cerca de la superficie terrestre. Debe volar a una altitud de 150 kilómetros para realizar movimientos circulares. alrededor de la tierra. La nave espacial opera a una gran altitud de cientos de kilómetros sobre la superficie del suelo. La fuerza gravitacional del suelo sobre la nave espacial es menor que cuando está en la Tierra, por lo que su velocidad también es ligeramente menor que v1. La velocidad orbital a esta altitud es de 7,8 kilómetros/segundo.
Principio científico:
Cuando se dispara una bala de cañón desde el suelo a una distancia, cuanto mayor es la velocidad de la bala de cañón, más lejos vuela. Cuando la velocidad de la bala de cañón alcanza ". 7,9 kilómetros por segundo", la bala de cañón ya no vuelve a caer al suelo (independientemente de la influencia de la atmósfera), sino que vuela en círculos alrededor de la Tierra. Esta es la primera velocidad cósmica. La primera velocidad cósmica es también la velocidad que debe tener un satélite artificial para realizar un "movimiento circular uniforme" alrededor de la Tierra cerca del suelo.
Sin embargo, a medida que aumenta la altitud, la gravedad de la Tierra disminuye, y la velocidad de vuelo necesaria para orbitar la Tierra también disminuye. Todas las naves espaciales vuelan fuera de la atmósfera a muy alta altura del suelo, por lo que sus velocidades de vuelo son. Inferior a la primera velocidad cósmica. Cuando un satélite artificial se mueve con un movimiento circular uniforme alrededor de la Tierra cerca del suelo (se ignora la altura), su radio orbital es aproximadamente igual al radio de la Tierra R, su fuerza centrípeta es la fuerza gravitacional de la Tierra sobre el satélite y su aceleración centrípeta. es aproximadamente igual a la aceleración gravitacional en el suelo.
La gravedad del objeto = gravitación universal = la fuerza centrípeta cuando la nave espacial se mueve en un movimiento circular a lo largo de la superficie terrestre.