Разделы презентаций
Задача двух тел. Уравнения движения в задаче двух тел
Слайды презентации Открыть в PDF
Описание слайда:
33Массы m 1 и m 2 притягивают друг друга с силой2 1 2 2 m m F k r Сила, действующая на тело m 2 вдоль оси x y 1y 2 x 1 x 2m 1 m 2 r Из рисунка видно, что 2 2 2 1 2 1 ( ) ( ) r x x y y 1 2 cos x x r 2 1 2 2 2 1 2 3 cos ( ) x m m F m x F k x x r Аналогично находятся проекции y F и z F
Описание слайда:
88Интегралы площадейИнтегралы площадей Умножаем первое уравнение системы (3) на –y , второе – на x , и складываем их. Затем складываем второе, умноженное на –z , с третьим, умноженным на y и первое, умноженное на z с третьим, умноженным на –x . 3 3 30 0 0 x x r y y r z z r y x z y z x
Описание слайда:
1414Посмотрим теперь как будет выглядеть последнее выражение в прямоугольных координатах:2 2 , r x y . y tg x Отсюда: , y arctg x 2 2 2 1 . 1 d yx xy xy yx dt x r y x В итоге находим: 1 ( ). 2 dA xy yx dt (!!!)
Описание слайда:
1515Постоянные а1 , а2 , а3 – проекции удвоенной секториальной скорости на плоскости xy , yz и zx ! Поэтому удвоенная секториальная скорость в плоскости орбиты будет:2 2 2 1 2 3 . c a a a При решении астрономических задач положение в пространстве плоскости орбиты принято определять не коэффициентами ее уравнения, а двумя углами Ω и i , имеющими смысл, усматриваемый из следующего рисунка: (7)
Описание слайда:
1616ξζ yz x N ΠSz’ y’ x’Ω ω i Ω – долгота восходящего узла, отсчитывается от оси x в сторону оси y (0°≤ Ω≤ 360°) ; i – наклон плоскости орбиты к основной плоскости (0°≤i≤90°) . Свяжем постоянные а 1 , а 2 , а 3 с Ω и i . Для этого перейдем от системы координат Sxyz к системе Sx’y’z’ (в ней орбита – основная плоскость) Сделаем два поворота: вокруг оси Sz на угол Ω и вокруг оси Sx’ на угол i .
Описание слайда:
2020Таким образом, после двух поворотов, имеем:cos sin 0 1 0 0 sin cos 0 0 cos sin 0 0 1 0 sin cos x x y i i y z i i z Перемножив поворотные матрицы получим: cos cos sin sin sin sin cos cos sin cos 0 sin cos x i i x y i i y z i i z (12)
Описание слайда:
2121Так как компоненты удвоенной секториальной скорости в системе координат Oxyz есть а 1 , а 2 , а 3 , а в плоскости орбиты – 0 , 0 , с , то они связаны друг с другом при помощи последнего соотношения:1 2 3 cos cos sin sin sin 0 sin cos cos sin cos 0 0 sin cos a i i a i i a i i c Отсюда: 1 sin sin a c i 2 sin cos a c i 3 cos a c i (13)
Описание слайда:
2727Перейдем теперь от прямоугольных координат x ″ , y″ к полярным координатам r , ucos , sin x r u y r u cos sin , sin cos x r u r u u y r u r u u Интеграл площадей и интеграл живых сил в полярных координатах будут иметь вид 2 2 2 2 , 2 . r u c r r u h r (16) (17)
Описание слайда:
3939cos (1 )(1 cos ), cos (1 )(1 cos ). r r v a e E r r v a e E Делим первое на второе: 1 cos 1 1 cos . 1 cos 1 1 cos v e E v e E Используя тригонометрические соотношения 2 2 1 cos 2 sin , 1 cos 2 cos , 2 2 v v v v окончательно находим: 1 . 2 1 2 v e E tg tg e (26)(25 ’ )
Описание слайда:
4343Интегрируя, находим:3 sin ( ). E e E t a (27) Здесь – постоянная интегрирования (момент прохождения через перигелий), а само уравнение – знаменитое уравнение Кеплера . Чтобы связать движение в плоскости орбиты с движением в пространстве, надо сделать еще один поворот системы координат.
Описание слайда:
4545Таким образом, получить выражения для координат x , y , z через элементы орбиты можно при помощи трех поворотных матриц:cos sin 0 1 0 0 cos sin 0 sin cos 0 0 cos sin sin cos 0 . 0 0 1 0 sin cos 0 0 1 x y i i z i i Сокращенно это можно записать так: { , , } ( ) ( ) ( ){ , , 0}, x y z Z X i Z где ( ) X i – матрица, соответствующая повороту вокруг оси абсцисс на угол i , а ( ) Z и ( ) Z матрицы поворота вокруг оси аппликат на угол и угол соответственно. (28)
Описание слайда:
4646Так как движение в задаче двух тел происходит в плоскости, то в прямоугольной орбитальной системе координат { ξ , η , ζ } координата ζ =0, а координаты ξ и η , как это следует из рисунка на слайде 35 и соотношений (22) и (23)2 cos (cos ), sin 1 sin . r v a E e r v a e E (29)
Описание слайда:
4747Уравнение Кеплера, связывающее эксцентрическую аномалию и время, обычно записывают в виде:sin , E e E M где ( ). M n t Величина 3 / n a есть среднее движение по орбите. средняя аномалия Среднюю аномалию обычно представляют в виде 0 0 (t t ) M n M где 0 0 (t )M n
Описание слайда:
4848Формулы, связывающие координаты x , y , z с элементами орбитыcos sin 0 1 0 0 cos sin 0 sin cos 0 0 cos sin sin cos 0 . 0 0 1 0 sin cos 0 0 1 x y i i z i i 2 cos (cos ), sin 1 sin . r v a E e r v a e E sin , E e E M 0 0(t t )M n M
Описание слайда:
Формулы для скоростей находим Формулы для скоростей находим дифференцированием формул для координат дифференцированием формул для координат 4949co s sin 0 1 0 0 co s sin 0 sin co s 0 0 co s sin sin co s 0 0 0 1 0 sin co s 0 0 1 0 x y i i z i i sin a E E 2 1 cosa e E E 1 cos n E e E