- •16/17/18. Способы задания движения точки
- •19/ Поступательное движение
- •20/ Вращение тела вокруг неподвижной оси
- •21/ Плоское движение твердого тела.
- •22/ Скорости точек тела при плоском движении
- •23/ Мгновенный центр скоростей
- •2 4/ Ускорение точек тела при плоском движении
- •25/ Мгнове́нный центр ускоре́ний
- •26/ Относительное, переносное и абсолютное движения.
- •27/ Теорема о сложении скоростей.
- •29/ Зако́ны Ке́плера
- •(Закон эллипсов)
- •Каждая планета Солнечной системы обращается по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.
- •(Закон площадей)
- •Каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, причём за равные промежутки времени радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, описывает равные площади.
- •Третий закон Кеплера (гармонический закон)
- •30/ Уравнение орбиты
- •Варианты уравнения Кеплера
- •[Править]Задача, приводящая к уравнению Кеплера
- •[Править]Эллиптическая орбита
- •[Править]Гиперболическая орбита
- •[Править]Параболическая орбита [править]Радиальная орбита [править]Решение уравнения Кеплера
- •31/ Орбитальная скорость
- •32/ Первая космическая скорость
- •[Править]Вычисление
- •[Править]Вычисление
29/ Зако́ны Ке́плера
— три эмпирических соотношения, интуитивно подобранных Иоганном Кеплером на основе анализа астрономических наблюдений Тихо Браге. Описывают идеализированную гелиоцентрическую орбиту планеты. В рамках классической механики выводятся из решения задачи двух тел предельным переходом mp/mS → 0, где mp,mS — массы планеты и Солнца.
(Закон эллипсов)
Каждая планета Солнечной системы обращается по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.
Форма эллипса и степень его сходства с окружностью характеризуется отношением , где c — расстояние от центра эллипса до его фокуса (половина межфокусного расстояния), a — большая полуось. Величина e называется эксцентриситетом эллипса. При c = 0 иe = 0 эллипс превращается в окружность.
(Закон площадей)
Каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, причём за равные промежутки времени радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, описывает равные площади.
Применительное к нашей Солнечной системе, с этим законом связаны два понятия: перигелий — ближайшая к Солнцу точка орбиты, и афелий — наиболее удалённая точка орбиты. Таким образом, из второго закона Кеплера следует, что планета движется вокруг Солнца неравномерно, имея в перигелии большую линейную скорость, чем в афелии.
Каждый год в начале января Земля, проходя через перигелий, движется быстрее, поэтому видимое перемещение Солнца поэклиптике к востоку также происходит быстрее, чем в среднем за год. В начале июля Земля, проходя афелий, движется медленнее, поэтому и перемещение Солнца по эклиптике замедляется. Закон площадей указывает, что сила, управляющая орбитальным движением планет, направлена к Солнцу.
Третий закон Кеплера (гармонический закон)
Квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы больших полуосей орбит планет. Справедливо не только для планет, но и для их спутников.
, где T1 и T2 — периоды обращения двух планет вокруг Солнца, а a1 и a2 — длины больших полуосей их орбит.
Ньютон установил, что гравитационное притяжение планеты определенной массы зависит только от расстояния до неё, а не от других свойств, таких, как состав или температура. Он показал также, что третий закон Кеплера не совсем точен — в действительности в него входит и масса планеты: , где M — масса Солнца, а m1 и m2 — массы планет.
Поскольку движение и масса оказались связаны, эту комбинацию гармонического закона Кеплера и закона тяготения Ньютона используют для определения массы планет и спутников, если известны их орбиты и орбитальные периоды.
30/ Уравнение орбиты
Уравне́ние Ке́плера описывает движение тела по эллиптической орбите в задаче двух тел и имеет вид:
где E — эксцентрическая аномалия, ε — эксцентриситет орбиты, а M — средняя аномалия.
Впервые это уравнение было получено астрономом Иоганном Кеплером в 1619 году. Играет значительную роль в небесной механике.
Варианты уравнения Кеплера
Уравнение Кеплера в классической форме описывает только движение только по эллиптическим орбитам, то есть при 0 ≤ ε < 1. Движение по гиперболическим орбитам (ε > 1) подчиняется гиперболическому уравнению Кеплера, сходному по форме с классическим. Движение по прямой линии (ε = 1) описывается радиальным уравнением Кеплера. Наконец, для описания движения по параболической орбите (ε = 1) используют уранение Баркера. При ε < 0 орбит не существует.