כבידה · פיתוח 14

פרמטרי התנועה לפי תנ"ז ואנרגיה

זמן יעד: 2:00 ⏱ ניסיון חדש

ניסוח מלא

הניחו את החוק הראשון של קפלר, כלומר r\left(\theta\right)=\frac{l}{1+\varepsilon\cos\theta}, ומצאו בעזרת שימור תנ"ז ואנרגיה את l,\varepsilon ואת מחצית הציר הראשי a.

פתרון

נעשה שימור תנע ואנרגיה באפהליון ופריהליון (כלומר בשתי נקודות על הציר הראשי שהן הרחוקה ביותר והקרובה ביותר). בנקודות אלה המהירות מאונכת לרדיוס.
L=mvr
E=\frac{1}{2}mv^{2}-\frac{GMm}{r}=\frac{L^{2}}{2mr^{2}}-\frac{GMm}{r}
\frac{1}{r^{2}}-\frac{2GMm^{2}}{L^{2}}\frac{1}{r}-\frac{2mE}{L^{2}}=0
נפתור משוואה ריבועית לפי \frac{1}{r}:
\frac{1}{r_{\pm}}=\frac{GMm^{2}}{L^{2}}\mp\sqrt{\left(\frac{GMm^{2}}{L^{2}}\right)^{2}+\frac{2mE}{L^{2}}}=\frac{GMm^{2}}{L^{2}}\left(1\mp\sqrt{1+\frac{2EL^{2}}{G^{2}M^{2}m^{3}}}\right)
לפי החוק הראשון:
\frac{1}{r_{\pm}}=\frac{1}{l}\left(1\mp\varepsilon\right)
l=\frac{L^{2}}{GMm^{2}}\qquad\varepsilon=\sqrt{1+\frac{2EL^{2}}{G^{2}M^{2}m^{3}}}
a=\frac{r_{max}+r_{min}}{2}=\frac{1}{2}\left(\frac{l}{1-\varepsilon}+\frac{l}{1+\varepsilon}\right)=\frac{l}{1-\varepsilon^{2}}=\frac{L^{2}}{GMm^{2}}\left(-\frac{G^{2}M^{2}m^{3}}{2EL^{2}}\right)=-\frac{GMm}{2E}

ניסיונות וטבלת שיאים

אף אחד עוד לא פתר את הפיתוח הזה.

אין עדיין ניסיונות.