Главная - Задачи астрономии - Движение материальной точки под действием силы притяжения (задача двух тел)


Движение материальной точки под действием силы притяжения (задача двух тел)
Наука - Задачи астрономии

Эта задача решается путем интегрирования дифференциальных уравнений движения, получаемых из основного уравнения динамики материальной точки (2.14), в котором сила F есть сила притяжения. Мы не будем интегрировать эти уравнения, так как с этим учащийся познакомится в курсах теоретической астрономии и небесной механики Остановимся лишь на результатах решений.

Если неподвижная масса М, сосредоточенная в точке С, стала притягивать к себе в некоторый момент материальную точку т с силой, обратно пропорциональной квадрату расстояния, то ускорение точки т будет направлено по прямой тС, а ее дальнейшее движение будет зависеть от расстояния и от величины и направления скорости v0, которые она имела в начальный момент (в момент начала действия притяжения массой

М).

Если скорость v0 > 0, но не превосходит некоторого предела vc , то точка т будет двигаться по эллипсу, в одном из фокусов которого будет находиться точка С (рис.

30). Плоскость эллипса будет проходить через точки С, т и направление скорости v0 .

Форма и размеры эллипса будут различны, смотря по величине скорости v0 . При малых v0 эллипс будет сильно сжатым, его большая ось будет лишь немного больше, чем Cm, и точка С будет находиться в фокусе, далеком от m. Если скорость v0 будет близка к скорости vc , но меньше ее, то эксцентриситет эллипса будет мал, его большая полуось будет лишь немного меньше, чем Cm, точка С приблизится к центру эллипса, но останется в фокусе, далеком от т.

Если начальная скорость v0 = vc и будет направлена перпендикулярно к линии Cm, то точка m будет двигаться по кругу радиуса Сm.

Если v0 > vc , но не превосходит некоторого предела vп = vc , то точка т будет

двигаться по эллипсу, но точка С при этом будет находиться в фокусе, близком к

m, а большая ось эллипса будет тем больше, чем ближе v0  к vп .

Если v0 = vп =  vc , то точка т будет двигаться по параболе, обе ветви которой

уходят в бесконечность, приближаясь к направлению, параллельному оси Ст. По мере того как точка т будет удаляться от тела М, ее скорость будет стремиться к нулю. Если v0 > vп , то точка т будет двигаться по гиперболе, ветви которой уходят в бесконечность и, при очень большой начальной скорости, приближаются к направлению, перпендикулярному к оси Ст. По мере того как точка т будет удаляться по гиперболе, ее скорость будет стремиться к некоторой постоянной величине.

Наконец, в предельных случаях, когда v0 = yen;, точка т будет двигаться по прямой тb, а когда v0 = 0, то по прямой тС.

Скорость v  точки т на любом расстоянии r от точки С получается из формулы

(2.18)

где  а - большая полуось эллипса. Эта формула называется интегралом энергии.

Если точка m движется по кругу, т.е. r = а, то из уравнения (2.18) следует

(2.19)

а если точка m движется по параболе, то а = yen; и

(2.20)

Скорость vc  называется круговой скоростью, а vп - параболической скоростью.

Скорость эллиптического движения vэ заключена в пределах 0 < vэ < vп , а гиперболическая скорость vr > vп . Гиперболическая орбита определяется теми же шестью элементами, что и эллиптическая (см. sect; 41), только вместо большой полуоси а = yen; дается перигельное расстояние q. Параболическая орбита определяется пятью элементами: i, <, w, t0 и q, так как для параболы а = yen; и е = 1.

sect; 49. Первый (обобщенный) закон Кеплера

Законы Кеплера были получены им эмпирически в результате исследования видимых движений планет. Поэтому первый закон Кеплера в формулировке, данной в sect; 40, справедлив лишь в отношении больших планет и тех тел Солнечной системы (некоторых комет, астероидов), которые движутся вокруг Солнца по замкнутым орбитам.

Если же иметь в виду движения небесных тел вообще, то на основании предыдущего параграфа этот закон надо сформулировать в следующем виде: под действием силы притяжения одно небесное тело движется в поле тяготения другого небесного тела по одному из конических сечений - кругу, эллипсу, параболе или гиперболе.

В этой формулировке первый закон Кеплера будет справедлив уже для всех комет, орбиты которых либо эллипсы, либо параболы, либо гиперболы; он будет справедлив и для спутников больших планет, орбиты которых эллипсы, но в их фокусах находятся большие планеты, и для физических двойных звезд (см. sect; 154), обращающихся по эллиптическим орбитам вокруг общего центра масс, и т.д. При этом форма и размеры орбит тел зависят только от величины начальной скорости.

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Планеты соседи:

Фотосфера

News image

Видимая поверхность Солнца. Достигая толщины около 0,001 RD (200-300 км), пл...

Солнечное пятно

News image

Солнечное пятно - область на Солнце, где температура ниже  (области с ...

Хромосфера

News image

Обширная и очень яркая вспышка на Солнце, наблюдавшаяся 9 марта 19...

Меркурий

News image

Меркурий - самая близкая к Солнцу планета. Среднее расстояние от Ме...

В космосе...

Ученые убедились в прозрачности Вселенной

News image

Астрономы обнаружили самый удаленный из известных на сегодня гамма-всплеск, сообщается в пресс-релизе на сайте Общества Макса Планка. Источником излучения является ак...

Российский космический зонд спасет Землю от астероида

News image

Российские специалисты считают необходимой отправку в 2012 году космической миссии к астероиду Апофис, чтобы установить, столкнется ли он с Землей. Он...

Темная материя оказалась эликсиром долголетия звезд

News image

Астрономы установили, что если верна теория суперсимметрии, то звезды, находящиеся в плотных облаках темной материи, могут оставаться молодыми в течение вс...

В развитии проекта GigaGalaxy Zoom достигнут важный руб

News image

Европейская Южная обсеватория (ESO) в рамках проекта GigaGalaxy Zoom представила сверхдетальное изображение одного из интересных протяжённых объектов звёздного неба - ту...

Авторизация



Новости космонавтики:

такси минивэны

такси минивэны

скачать песню бесплатно

скачать песню бесплатно

Алмазное бурение бетона

News image

Выполняя перепланировку в квартире либо делая ремонт появляется необходимость в стенах делать отверстия. Обычно в современном строительстве специалисты используют железобетон, как известно это высокопрочный материал, он...

Из-за чего отдых Карпаты по лояльным цен

News image

Абсолютно каждый гость Карпат способен отыскать там вариант отдыха по собственным предпочтениям. Карпатский отпуск примечателен еще и тем, что он актуален в любое время ...