Простая задачка по небесной механике

Помогите решить
 
+
-
edit
 

xyz123

новичок
Не знаю где создать тему, решил тут.

В общем есть простенькая вроде бы задача.

Дано: некий космический аппарат имеет на высоте H скорость V, причем вектор скорости направлен горизонтально. (Т.е. это точка апогея или перигея). Надо определить высоту в противоположной точке орбиты. Конкретный пример: если на высоте 300 км спутник разогнать скажем до 9 км/с, до какой высоты он поднимется в апогее?

Готовой формулы я не нашел, а сам пытался вывести, че-то не получается, наверное совсем физику забыл :(
 3.6.123.6.12
US Сергей-4030 #20.11.2010 00:50  @xyz123#20.11.2010 00:08
+
-
edit
 

Сергей-4030

исключающий третье
★★
админ. бан
xyz123> Не знаю где создать тему, решил тут.
xyz123> В общем есть простенькая вроде бы задача.
xyz123> Дано: некий космический аппарат имеет на высоте H скорость V, причем вектор скорости направлен горизонтально. (Т.е. это точка апогея или перигея). Надо определить высоту в противоположной точке орбиты. Конкретный пример: если на высоте 300 км спутник разогнать скажем до 9 км/с, до какой высоты он поднимется в апогее?
xyz123> Готовой формулы я не нашел, а сам пытался вывести, че-то не получается, наверное совсем физику забыл :(

Я не физик, я математик. Бывший. :) Так что могу ошибаться. Мое мнение такое: вполне очевидно, что данных недостаточно. В зависимости от массы планеты, могут быть разные орбиты. Если масса планеты известна, то по скорости и высоте в перигее можно выяснить эксцентриситет орбиты, а от него уже элементарно вычислить и высоту апогея.
 7.0.517.447.0.517.44
RU xyz123 #20.11.2010 01:21  @Сергей-4030#20.11.2010 00:50
+
-
edit
 

xyz123

новичок
Сергей-4030> Я не физик, я математик. Бывший. :) Так что могу ошибаться. Мое мнение такое: вполне очевидно, что данных недостаточно. В зависимости от массы планеты, могут быть разные орбиты.

Масса известна, забыл написать просто.

>Если масса планеты известна, то по скорости и высоте в перигее можно выяснить эксцентриситет орбиты

Как?
 3.6.123.6.12

xyz123

новичок
Fakir> Гуглить "законы Кеплера" :)

Что-то я в упор не понимаю, как из законов Кеплера вывести эксцентриситет. В формулы законов Кеплера эксцентриситет вообще не входит!
 3.6.123.6.12

Yuriy

ограниченный
★★★
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 Vп на расстоянии Rп. В момент времети T1 оно находится в точке А. Тогда за малое время dt оно сместится в точку B, отстоящую от точки А на расстояние Vпdt; 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=RпVпdt/2.



Для апогея имеем RаVаdt/2.

По закону Кеплера они равны:

RпVпdt/2=RаVаdt/2

отсюда первое уравнение:

RпVп=RаVа (1)

Энергия, которое имеет тело в перигее, состоит из кинетической и потенциальной:

mVп2/2-GMm/Rп

где m - масса тела, M - масса центрального тела.

По закону сохраниния энергии в апогее эти энергии равны:

mVа2/2-GMm/Rа=mVа2/2-GMm/Rа

Vа2/2-GM/Rа=Vа2/2-GM/Rа (2)

Выражаем Ra через Va, Rп, Vп:

Rа=RпVп/Vа (3)

подставляем в (2)

Va2/2-GMVa/(RпVп)=Vп2/2-GM/Rп

0.5*Va2-(GM/(RпVп))*Va-(Vп2/2-GM/Rп)=0

обозначим a=0.5, b=-(GM/(RпVп)), c=-(Vп2/2-GM/Rп)

aa2+bVa+c=0

откуда Va=(-b+-sqrt(b2-4ac))/(2a)=(-b+-sqrt(b2-2c))

Два решения дают перегей и апогей:
Va1 = -b+sqrt(b2-2c) - это перигей = Rp
Va2 = -b-sqrt(b2-2c) - это апогей
-b - это полуось орбиты

из Va2 находится Ra.

Зная все это, можно проще:

т.к. среднее между Vа и Vп нам известно, это -b=(Vа+Vп)/2, то, зная Vп, нам не надо вычислять sqrt(b2-2c), т.к. можно проще:

Va=-2*b-Rп=2*GM/(RпVп)-Rп

P.S. Спутник из примера удалится примерно на Ra=15 тыс. км. (если ничего не путаю?).
 6.06.0

Yuriy

ограниченный
★★★
Yuriy> -b - это полуось орбиты

Тьфу, что я пишу... Va - это же у нас скорость а не расстояние...
 6.06.0

xyz123

новичок
Yuriy>> -b - это полуось орбиты
Yuriy> Тьфу, что я пишу... Va - это же у нас скорость а не расстояние...

Спасибо!
Я что-то давно не заглядывал в эту тему, думал совсем на нее забили.
 3.6.123.6.12

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru