航空航天的物理知识主要包括以下几个方面:
开普勒三大定律
所有行星绕太阳运行的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上。
行星在其轨道上的速率是恒定的,而它们与太阳之间的连线在等时间内扫过的面积是相等的。
行星公转周期的平方与其半长轴的立方成正比。
万有引力定律
描述两个物体之间引力作用的基本规律,其数学表达式为 $F = G \cdot m_1 \cdot m_2 / r^2$,其中 $G$ 是万有引力常数,$m_1$ 和 $m_2$ 是两个物体的质量,$r$ 是它们之间的距离。
万有引力和重力的关系
重力可以看作是由于地球等天体而产生的引力效应。
圆周运动
描述圆周运动的物理量包括向心力、角速度、周期、频率等。
万有引力与航天关系
涉及如求重力加速度、卫星参数和半径的关系、中心天体质量和密度的计算等。
空气动力学和流体力学
研究空气在飞行器周围的流动特性,包括升力理论、阻力理论和飞行力学理论,这些理论成为指导飞行器设计、提高飞机性能的关键因素。
牛顿力学
包括牛顿三定律,描述物体的运动状态和受力情况,是航空航天中最重要的基础理论之一。
电磁学
飞船进入太空后,展开太阳能电池板将太阳能转化为电能,宇航员通过电磁波与地面进行通信。
热力学
用于提高航空器的推力和发动机效率,研究燃料的能量含量及其对航空器续航能力的影响。
轨道设计
包括地心轨道、近地轨道、远地轨道等轨道参数,以及轨道调整、姿态控制和推进剂消耗等。
航天材料
研究航空材料和结构材料特性和选择,设计稳定和可靠的航空结构。
超重与失重
人造卫星在发射升空和返回地面时的加速度方向均向上,处于超重状态;在沿圆轨道运行时,万有引力提供向心力,处于完全失重状态。
宇宙速度
包括第一宇宙速度(发射速度)、第二宇宙速度(脱离速度)和第三宇宙速度(逃逸速度),这些速度与航天器的发射和飞行密切相关。
这些物理知识为航空航天工程提供了理论基础,帮助科学家和工程师设计、测试和改进飞行器及航天器,实现人类探索太空的目标。