Когда тело летит горизонтально, его вектор скорости и линия на центральное тело совпадают.
Закон Кеплера гласит: за равные времена радиус-вектор, соединяющий центр и тело, описывает равные площади.
Пусть в перигее тело движется со скоростью V
п на расстоянии R
п. В момент времети T
1 оно находится в точке А. Тогда за малое время dt оно сместится в точку B, отстоящую от точки А на расстояние V
пdt; т.к. время dt мало, то фигура, которую опишет радиус-вектор - это практически треугольник с точками A, B и С(центральное тело). Его площадь(т.к. направление AB перпендикулярно AC) - S=R
пV
пdt/2.
Для апогея имеем R
аV
аdt/2.
По закону Кеплера они равны:
R
пV
пdt/2=R
аV
аdt/2
отсюда первое уравнение:
R
пV
п=R
аV
а (1)
Энергия, которое имеет тело в перигее, состоит из кинетической и потенциальной:
mV
п2/2-GMm/R
п
где m - масса тела, M - масса центрального тела.
По закону сохраниния энергии в апогее эти энергии равны:
mV
а2/2-GMm/R
а=mV
а2/2-GMm/R
а
V
а2/2-GM/R
а=V
а2/2-GM/R
а (2)
Выражаем R
a через V
a, R
п, V
п:
R
а=R
пV
п/V
а (3)
подставляем в (2)
Va
2/2-GMVa/(RпVп)=Vп
2/2-GM/Rп
0.5*V
a2-(GM/(R
пV
п))*V
a-(V
п2/2-GM/R
п)=0
обозначим a=0.5, b=-(GM/(R
пV
п)), c=-(V
п2/2-GM/R
п)
aa
2+bVa+c=0
откуда Va=(-b+-sqrt(b
2-4ac))/(2a)=(-b+-sqrt(b
2-2c))
Два решения дают перегей и апогей:
V
a1 = -b+sqrt(b
2-2c) - это перигей = Rp
V
a2 = -b-sqrt(b
2-2c) - это апогей
-b - это полуось орбиты
из V
a2 находится R
a.
Зная все это, можно проще:
т.к. среднее между V
а и V
п нам известно, это -b=(V
а+V
п)/2, то, зная V
п, нам не надо вычислять sqrt(b
2-2c), т.к. можно проще:
V
a=-2*b-R
п=2*GM/(R
пV
п)-R
п
P.S. Спутник из примера удалится примерно на R
a=15 тыс. км. (если ничего не путаю?).