怎么证明开普勒第二定律(开普勒第二定律的推导公式)

怎么证明开普勒第二定律(开普勒第二定律的推导公式)

首页维修大全综合更新时间:2024-08-18 18:11:39

怎么证明开普勒第二定律

由于万有引力充当向心力,所以角动量守恒定律给出(m为行星质量,r为行星到太阳的距离,θ为行星速度与行星和太阳之间连线的夹角):L=m(r^2)w=Const,解出r²,得到,r^2=L/(mw)。

同时,极坐标形式下,面积元为:dS=(1/2)(r^2)dθ,代入上面的求得的r²,可以得到:dS=L/(2mw)dθ。又w=dθ/dt,即:dS=L/(2m)dt。得到了开普勒第二定律。

数据:两倍掠面速度(J0),两倍椭圆面积(2πab),椭圆周期定律(T),极径(R),偏斜速度(VS),偏斜动量(mVS),速度方向与极径夹角(α),球面速度(VD),极径角速度(ωR), 弧高(RL) ,最小曲率半径(L0),速度系数(VC),天体引力常数(GM)

开普勒第二定律掠面速度守恒公式:

J0 = (GML0)1/2 = L0(GM/ L0)1/2 = L0·Vc = a(1-e?·VC = R·VS·sinα= VS·R·cosβ。

这是天体偏斜运动一般的矢积面速度守恒公式:极径*天体速度*两矢夹角正弦。

开普勒第二定律几种表述:

表述一:两倍掠面速度(J0)= 两倍椭圆面积(2πab)/椭圆周期(T)

J0 = 2πab/T = 2(πab/n)/(T/n) = 2dA/dt

表述二:极径(R)* 天体速度(VS)*两矢夹角的正弦sin(α)的三个变量的积是不变量。

J0 = VS·R·sinα= VS·R·cosβ

表述三:天体速度(VS)*弧高(RL) 二个变量的积是不变量。

J0 = VS·(Rcosβ)= VS·RL

表述四:极径(R)*球面速度(VD)二个变量的积是不变量。

J0 =R·(VS cosβ)= R·VD = R·dD/dt

表述五:极径的平方(R?*极径角速度(ωR)的积是不变量。

J0 = R·VD = R(RωR) = R病う豏

表述六:最小曲率半径(L0)*速度系数(VC)。

J0 = R·VD=(L0/K0)·(VC K0)= L0·VC = L0(GM/ L0)1/2

表述七:天体引力常数(GM)与最小曲率半径(L0)积的平方根。

J0 = L0·VC = L0·(GM/ L0)1/2 = (GM·L0)1/2

特别的:

近日点的天体速度最大:Vm= J0/Rn =J0/a(1-e) = a(1-e)(1+e)·VC/a(1-e) = VC(1+e)

远日点的天体速度最小:Vn= J0/Rm =J0/a(1+e) = a(1-e)(1+e)·VC/a(1+e) = VC(1-e)。

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