在地面以初速v(来学网)铅直向上射出一物体(图4-3-3)。设地球引力与物体到地心的距离之平方成反比。求物体可能达到的最大高度。空气阻力不计。
正确答案:
以地面上发射物体处为坐标原点,轴铅直向上。物体射出后,在运动过程中的任一位置,仅受到地球引力F,而
   (a)
式中G是引力常数,M是地球的质量,m是射出物体的质量,是物体到地面的距离。当物体在地面上时,即=0,而F=mg,代入式(a)有;因而,于是物体的运动微分方程可
写成



式中有三个变量t、v、,需进行如下变换,以便积分:

积分,v从v到v,从O到,得

当物体到达最高点时,,v=0,于是有

解得
   (b)
讨论:要使射出的物体脱离地球引力的影响,发射速度v应多大?从式(a)可见,要使物体不受地球引力作用,可令=∞,而由式(b)则必须2gR-v=0,即

这一速度称为第二宇宙速度。物体脱离地球后受到太阳引力而成为人造行星环绕太阳运动。