Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...

Статьи Чертежи Таблицы О сайте Реклама
Формулы Вине дают возможность рассчитывать скорость и действующую силу в зависимости от положения точки на заданной в плоскости V траектории. Их можно использовать, в частности, для вывода закона всемирного тяготения Ньютона из законов, сформулированных И. Кеплером по наблюдениям за движением небесных тел солнечной системы. Приведем законы Кеплера.

ПОИСК



Движение под действием сил всемирного тяготения

из "Основы теоретической механики "

Формулы Вине дают возможность рассчитывать скорость и действующую силу в зависимости от положения точки на заданной в плоскости V траектории. Их можно использовать, в частности, для вывода закона всемирного тяготения Ньютона из законов, сформулированных И. Кеплером по наблюдениям за движением небесных тел солнечной системы. Приведем законы Кеплера. [c.255]
Закон 1. Орбиты всех планет и комет солнечной системы представляют собой конические сечения, в одном из фокусов которых расположено Солнце. [c.255]
Закон 2. Площади, заметаемые радиусами-векторами планет, имеющими начало в Солнце, прямо пропорциональны интервалам времени движения п.ланет. [c.255]
Коэффициент пропорциональности один и тот же для всех планет солнечной системы. [c.255]
По этим законам однозначно решается обратная задача механики. Другими словами, по ним можно восстановить силу взаимодействия планет с Солнцем. Этот результат был впервые опубликован Ньютоном в 1687 г. [c.255]
Но отнощение а /т для всех планет совпадает. Отсюда и следует постоянство величины р. Если принять р = /М, где М — масса Солнца, то сила, действующая на планету, представляется в виде, указанном в утверждении теоремы. [c.256]
В соответствии с теоремой 3.11.2 движение планет солнечной системы происходит так, как будто они взаимодействуют только с Солнцем и не взаимодействуют друг с другом. По закону всемирного тяготения на каждую планету действует не только Солнце, но и другие планеты. Однако сила притяжения Солнца существенно превосходит влияние других планет. Точность измерений, доступных Кеплеру, не позволяла уловить это влияние. [c.257]
В небесной механике задача о движении двух материгипьных точек под действием сил всемирного тяготения называется задачей двух тел. Полученный результат можно сформулировать следующим образом. В задаче двух тел относительное движение точек описывается уравнением движения, справедливым для одной материальной точки в поле центргичьной ньютонианской силы (теорема 3.11.2), когда в неподвижном центре помещена притягивающая масса, равная сумме масс взаимодействующих тел. [c.258]
Таким образом, при изучении движения планеты относительно Солнца следует принять массу М равной сумме масс Солнца и планеты. Однако масса планеты в данном случае пренебрежимо мала. [c.258]
Постоянный вектор с перпендикулярен плоскости траектории материальной точки. Траектория точки в небесной механике называется орбитой. Вектор с определяется начальными значениями радиуса-вектора Го и скорости vq при t = to . [c.259]
Теорема 3.11.3. (Лаплас). Вектор Лапласа направлен вдоль большой полуоси в сторону перицентра орбиты. [c.259]
Тем самым тип орбиты зависит только от знака h постоянной энергии. Возможны следующие случаи. [c.261]
Это — вторая космическая скорость. Она минимальная среди всех скоростей, при которых материальная точка неограниченно удаляется от притягивающего центра. [c.261]
Уравнение Кеплера можно решать методом простой итерации. На рисунке представлен результат трех первых итераций. Видно, что отображение через итерацию оказывается сжимающим. Число арифметических операций для каждой итерации невелико, и процесс сходится достаточно быстро. [c.263]
Вычисление функции 1/(1) завершает решение задачи Коши об определении закона движения материальной точки по заданным начальным значениям радиуса-вектора и вектора скорости. [c.263]
Рассмотрим задачу о попадании в ньютонианском центральном поле силы. Пусть О — центр силы, а М и М —, две точки пространства, через которые необходимо провести траекторию материальной точки. Предположим, что три точки О, М, М не лежат на одной прямой. Они определяют плоскость V, которая содержит искомую траекторию. [c.264]
Примем для определенности, что эта траектория — эллипс. Тогда притягивающий центр О находится в одном из фокусов эллипса. Задача будет рещена, если указать второй фокус О. [c.264]
Но по условию задачи величины г и г фиксированы. Поэтому все допустимые положения второго фокуса О стеснены условием, что разность их расстояний р и р до заданных точек М и М одинакова. Такие точки О образуют гиперболу, и мы имеем бесчисленное множество рещений. [c.264]
Из первого равенства следует, что точка О лежит на окружности радиуса 2а — г с центром в Л/, а из второго равенства следует, что точка О лежит на окружности радиуса 2а — г с центром в М. [c.265]


Вернуться к основной статье

© 2025 Mash-xxl.info Реклама на сайте