需要先学习的内容圆周运动与离心力机械能守恒的条件

万有引力与行星运动

小天体沿以中心恒星为一个焦点的椭圆轨道运行。初始时,轨道上距恒星最远点到恒星的距离,是最近点到恒星距离的2⁠倍。

最遠点での速さは、最接近点での速さの何倍か?

用公式解释现象

  1. 1写出万有引力的表达式F=⁠G M mr²……
  2. 2由运动方程推导角动量随时间变化的关系式d(𝐫 × m𝐯)dt=⁠𝐫 × 𝐅……
  3. 3由指向中心的力推导角动量守恒𝐫 × m𝐯=⁠恒定……
  4. 4求最近点与最远点的速率之比v远v近=⁠r近r远……
  5. 下面讨论圆轨道,即从椭圆轨道两端的情况转向半径恒定的轨道。
  6. 5求圆轨道上的速率v=⁠√(G Mr)……
  7. 6求势能U=⁠−G M mr……
  8. 7利用能量守恒½ m v²−⁠G M mr=⁠E……
  9. 拓展:地球、月球的运动与轨道定律
  10. 8应用于地表物体g=⁠G MR²……
  11. 9验证月球也在下落a月=⁠g (Rr)²……
  12. 10推导周期与半径的关系T²=⁠(4π²G M) r³……
  13. 11求逃逸速度v=⁠√(2 G MR)……
  14. 12通过数值求解观察轨道形状m d²𝐫dt²=⁠−G M m 𝐫r³……