Orbity Keplera: równe pola, okres obiegu i prędkość ucieczki
Planeta nie porusza się po elipsie z jednakową szybkością. Bliżej gwiazdy przyspiesza, dalej zwalnia. Prawa Keplera opisują tę regularność, ale każde z nich dotyczy innej cechy ruchu.
W tym materiale
Planeta nie porusza się po elipsie z jednakową szybkością. Bliżej gwiazdy przyspiesza, dalej zwalnia. Prawa Keplera opisują tę regularność, ale każde z nich dotyczy innej cechy ruchu.
Potrzebne wiadomości: Grawitacja Newtona, energia i moment pędu.
Geometria i tempo obiegu
W dwuciałowym modelu związana orbita jest elipsą, z centrum siły w ognisku. Dla perycentrum rₚ i apocentrum rₐ wielka półoś wynosi a=(r_p+r_a)/2. Promień wodzący zakreśla równe pola w równych czasach. Wynika to z zachowania momentu pędu, ponieważ siła centralna ma zerowy moment względem centrum.
W skrajnych punktach prędkość jest prostopadła do promienia, więc r_pv_p=r_av_a. Na pozostałej orbicie zachowany jest iloczyn r·v⊥, gdzie v⊥ jest składową prędkości prostopadłą do promienia wodzącego. Nie jest to iloczyn r przez całkowitą szybkość bez uwzględnienia kąta.
Okres i energia
Dla małego satelity wokół masy M: T^2=4\pi^2a^3/(GM). Przy porównaniu orbit wokół tego samego centrum T_2/T_1=(a_2/a_1)^{3/2}. Dla koła a=r i v_k=\sqrt{GM/r}. Dla ogólnej orbity związanej E=-GMm/(2a).
Prędkość ucieczki wynika z energii końcowej równej zeru w nieskończoności: v_u=\sqrt{2GM/r}=\sqrt2\,v_k. Ucieczka nie oznacza, że przy tej prędkości siła grawitacji nagle znika. Wzory pomijają atmosferę, napęd po starcie, ruch innych ciał i obrót planety. Archiwalne zadania o satelitach pozostają zastosowaniami; tutaj porządkujemy teorię oraz ruch po elipsie.
Zadania do tego tematu
- Osiem razy dłuższy okres na większej orbicie
- Prędkości komety w dwóch skrajnych punktach
- Czy pojazd uciekający opuszcza pole grawitacyjne?
Komentarze (0)
Nie ma jeszcze opublikowanych komentarzy. Rozpocznij rozmowę o tym materiale.
RSS komentarzy · Powiadomienia e-mail
Dodaj komentarz
Możesz komentować jako gość lub zalogować się, aby użyć danych konta. Utwórz konto