空间站是如何绕地飞行的?《张朝阳物理课》探讨万有引力下的运动

空间站的飞行轨迹是怎么形成的?一旦失速后会掉下来吗?3月18日12时 , 《张朝阳的物理课》第三十七期开播 , 搜狐创始人、董事局主席兼CEO张朝阳坐镇搜狐视频直播间 , 从牛顿力学出发 , 通过推导计算解答了卫星为什么能在天上正常运行的物理学规律 。
空间站是如何绕地飞行的?《张朝阳物理课》探讨万有引力下的运动
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为便于理解 , 在本次直播中张朝阳先带网友复习了第一、第二宇宙速度的计算 , 以及同步卫星的概念 。 地球的同步卫星 , 其公转周期与地球自转周期相同 。 他通过现场推导 , 算得同步卫星轨道半径约为42600km 。
接着 , 张朝阳又进行了万有引力下的能量守恒定律的推导 , 揭示卫星在引力场中的总能量由动能和引力势能两部分组成 , 在卫星运动期间总能量保持不变 , 是一个恒定值 。 最后 , 张朝阳还演示了万有引力下卫星轨迹方程的求解 , 解释了卫星运动轨迹为椭圆、抛物线或者双曲线 , 并且计算出了当运动轨迹为椭圆时的近地点距离和远地点距离 。
据悉 , 在下节课中 , 张朝阳将会就空间站轨道的稳定性——当运行轨道受到干扰时 , 会发生怎样的改变进行推导解答 。
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(张朝阳推导引力场下的能量守恒定律)
截至目前 , 《张朝阳的物理课》已直播三十余期 。 张朝阳1986年从清华大学物理系毕业 , 并于同年考取李政道奖学金赴美留学 。 1993年底在美国麻省理工学院(MIT)获得博士学位 , 并继续在MIT从事博士后研究 , 1996年回国创业 。
这也是阔别物理20多年后 , 张朝阳重拾物理 。 从去年11月开启第一节物理直播课 , 他先是从经典物理学开始 , 科普了牛顿运动定律与能量动量守恒原理等;而后从经典物理的“两朵乌云”说起 , 向近现代物理过渡 , 探讨了由黑体辐射研究引出的维恩、瑞利-金斯、斯特潘、普朗克等系列公式 。
此后的物理课程逐步进入量子力学领域 , 从基础的薛定谔方程、算符对易关系等理论内容 , 到无限深势阱、氢原子波函数 , 再到谐振子量子化、气体定容比热的温度阶梯等更加具体实用的案例 。 内容丰富、覆盖广泛 , 理论公式由浅入深、繁简交融 。
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(张朝阳推导出卫星的运行轨迹)
从此前的物理直播课可以看出 , 《张朝阳的物理课》的直播风格独树一帜:注重推导 , 通过一步一步详尽的数学计算 , 推导出相关的物理公式 , 把每个公式从头到尾拆解得十分清晰 。 正如张朝阳所说 , “在好奇心的驱使下 , 了解自然界的奥秘、了解我们在这个世界生存的道理” 。 而了解道理最好的方法就是明白道理是怎么得来的 , 这也是《张朝阳的物理课》始终坚持用扎实的公式推导来讲授物理课程的原因 。
【空间站是如何绕地飞行的?《张朝阳物理课》探讨万有引力下的运动】据了解 , 《张朝阳的物理课》于每周周五、周日12时在搜狐视频直播 , 网友可以在搜狐视频“关注流”中搜索“张朝阳” , 观看直播及往期完整视频回放 。
除了《张朝阳的物理课》外 , 在直播方面 , 搜狐视频正持续打造知识直播平台 , 陆续邀请各领域的头部播主入驻 , 进行科普知识直播 。 包括中国运载火箭技术研究院专家钱航 , 直播讲述航空航天事业发展史;中国科学院基因组研究生博士、元码基因创始人田埂讲解基因组学与生活的紧密联系;香港科技大学物理系副教授王一则为网友介绍20 世纪以来物理学的发展 。

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