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Das zweite Gesetz von Kepler und den Unterscheidenden Gleichungen

Dieser Eingang wird zur Vierten Ausgabe des Karnevals der Physik gehören, deren Gastgeber der Blog RTFM.es ist.
Was kennst du die Gesetze von Kepler nicht? Ich kann mir es nicht einbilden. Schließlich, werden wir durch das Einfachste anfangen. Die Gesetze von Kepler sind die, die die Bewegungen der Planeten regieren und sie wurden vom Astronomen und Mathematiker deutschem Johannes Kepler aufgedeckt. Aber das Neugierigste von allem ist, dass der gute von Kepler sie von der einfachen Beobachtung erlangt hat. In Wirklichkeit hat er sie abgeleitet, nachdem er eingehend die genauen Anmerkungen seines Kollegen Tycho Brahe gelernt hat, der es ohne die Hilfe des mit späterer Zeit erfundenen Teleskops, gemacht hat.
Aber drehen wir Kepler und seine Drei Gesetze um (nicht, das der Robotertechnik andere Drei Gesetz-sind, die zu Erzählung nicht kommen). Kepler (obwohl sie nicht in derselben Ordnung, in der sie heute gekannt werden und gelernt werden), enunción seine berühmte drei Gesetze, um die Bewegung der Planeten in seinen Augenhöhlen um die Sonne zu erklären:

  1. Alle Planeten verschieben sich um die Sonne, elliptisch Augenhöhlen beschreibend, die in einem Gelegenem Sonne der Brennpunkte seiend.
  2. Strahle ich Vektor aus, der den Planeten und die Sonne vereinigt, er kehrt gleiche Gebiete in gleichen Zeiten.
  3. Für irgendeinen Planeten ist das Quadrat seiner orbitalen Periode (Zeit, die zögert, eine Drehung um die Sonne zu geben) im Würfel der halben Entfernung mit der Sonne direkt verhältnismäßig.

In diesem kleinen Artikel werden wir das zweite Gesetz von Kepler wieder aufdecken, auf dem Gesetz der Allgemeinen Gravitation von Newton basierend:

Die Kraft, die ein Masse getroffenes Objekt m1 an anderem mit Masse m2 ausübt, ist im Quadrat der Entfernung direkt verhältnismäßig im Produkt der Massen, und umgekehrt verhältnismäßig, die sie trennt.

Für unser Absichten, werden wir als Ursprung unseres Systems des Hinweises in der Sonne, mit Masse M befestigen, und werden annehmen, dass wir einen Planeten haben, um ihn mit Masse m umkreisend. Und außerdem werden wir das System der polaren Koordinaten annehmen. So, wenn wir die Stellung des Planeten befestigen (den wir voraussetzen werden, genauso wie die Sonne, die ein Punkt der polaren Koordinaten ist (r, )), wir ur im einheitlichen Vektor in der Leitung des Radiovector klingeln werden, der die Sonne mit unserem Planeten und oder  im einheitlichen zum vorigen senkrechten Vektor und in der Leitung vereinigt, um die er sich t erhöht.
Gesamtsumme, die wir nach allem Diesem Kauderwelsch, rechnen werden, zwingt F, den die Sonne an unserem Planeten ausübt. Vom zweiten Gesetz von Newton wissen wir, dass F =m in, wo in es die Beschleunigung des Planeten. Aber wenn wir die Beschleunigung in Enden der polaren Koordinaten schreiben wollen, ist es nötig, einige Rechnungen zu machen (er rächt, gilt, wir werden sie vermeiden, dass der Backofen für bollors nicht ist), nach denen wir erlangen werden, dass in = (r ·  "(t) +2r’ (t) ·  ‘(t)) oder  + (r" (t)-r · ’ (t) 2) ur, wo er t, wie fast immer, die Zeit vorstellt.
So dass, wenn wir die Kraft F in seinem zentralen Bestandteil Fr und tangential F  zerlegen, wir erlangen werden, dass F  =m (r ·  "(t) +2r’ (t) ·  ‘(t)) und Fr =m (r" (t)-r · ’ (t) 2)
Aber Helle, ist das, in Wirklichkeit, für irgendeinen Typ der Kraft und nämlich gültig, dass das die vorigen Formeln ist, sind das nur das Zweite Gesetz von Newton ausgedrückt in polaren Koordinaten. Jetzt werden wir einführen, der Umstand, dass die Kraft, die wir haben, von Gravitations-Typ ist. In unserem Fall werden wir nur mit einem Anblick dieser Kräfte bleiben, und er ist, dass sie von zentralem Typ und nämlich sind, dass sie keinen tangentialen Bestandteil haben (an das Gesetz der Allgemeinen Gravitation erinnert).
Unter diesem neuen Prisma ergibt es sich, dass der tangentiale Bestandteil unserer Kraft, notwendig, nichtig sein muss; was uns erlaubt, eine Unterscheidende Gleichung r ·  "(t) +2r’ (t) ·  ‘(t) =0 zu erlangen, Wenn wir diese Gleichung durch r vervielfachen, wird r2 ·  erlangt" (t) +2r · r’ (t) ·  ‘(t) =0 oder das, was dasselbe ist, (r (t) 2 · ’ (t)) ‘=0, so dass die Funktion zwischen Klammer nur eine Konstante und nämlich sein kann, r (t) 2 · ’ (t) =h für manche Konstante h.
Und jetzt vámonos mit dem Zweiten Gesetz von Kepler. Wenn das Gebiet In (t) durch r (t) ab einer festen Stellung des Hinweises durchlaufen ist, ist es leicht, zu bestätigen (wieder das nur Rechnungen sind, mit denen ich euch) A = (r2  ‘(t)/2 nicht bedrücken werde · t=h/2 · t, wo das Symbol  die Zunahme der Funktion vorstellt. Also, zwischen zwei Zeitaugenblicken t1 und t2, wird gehabt, dass A (t2) – in (t2) =h/2 · (t2 - t1), dass Wortausdruck, genau, ist, was das Zweite Gesetz von Kepler sagt:

Strahle ich Vektor aus, der den Planeten und die Sonne vereinigt, er kehrt gleiche Gebiete in gleichen Zeiten.

In anderer Gelegenheit werden alle diese Rechnen nutzen um zu bestätigen, dass, wie die Gravitations-Kraft im Quadrat der Entfernung umgekehrt verhältnismäßig ist, die himmlischen Augenhöhlen nur zapfenförmig sein können.
Ich hoffe darauf euch viel nicht gelangweilt zu haben. Dank das, dass es bis dahin komme.

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