用萬有引力定律推導地球圍繞太陽運動的軌跡的方程,怎樣推導從開普勒詩定侓?要過程

2022-12-12 10:51:10 字數 5875 閱讀 7829

1樓:sorry楊亞威

開普勒定律是開普勒發現的關於行星運動的定律。

開普勒在2023年發表了關於行星運動的兩條定律:

開普勒第一定律(橢圓定律):每一行星沿一個橢圓軌道環繞太陽,而太陽則處在橢圓的一個焦點中。

開普勒第二定律(面積定律):從太陽到行星所聯接的直線在相等時間內掃過同等的面積。

用公式表示為:sab=scd=sek

2023年,這兩條定律發表在他出版的《新天文學》上。

2023年,開普勒又發現了第三條定律:

開普勒第三定律(調和定律):行星繞日一圈時間的平方和行星各自離日的平均距離的立方成正比。

用公式表示為:a3/t2=k

a=行星公轉軌道半長軸

t=行星公轉週期

k=常數

2023年,他出版了《宇宙的和諧》一書,介紹了第三定律,他寫道:

認識到這一真理,這是超出我的最美好的期望的。大局已定,這本書是寫出來了,可能當代有人閱讀,也可能是供後人閱讀的。它很可能要等一個世紀才有信奉者一樣,這一點我不管了。

開普勒發現的行星運動定律改變了整個天文學,徹底摧毀了托勒密複雜的宇宙體系,完善並簡化了哥白尼的日心說。開普勒定律為伊薩克·牛頓發現萬有引力定律奠定了基礎。

德國天文學家開普勒(johannes kepler)是丹麥著名天文學家第谷(tycho brahe)的學生和繼承人,他與義大利的伽利略(galileo)是同時代的兩位巨人。開普勒從理論的高度上對哥白尼學說作了科學論證,使它更加提高了一大步。他所發現的行星運動定律「改變了整個天文學」,為後來牛頓(isaac newton)發現萬有引力定律奠定了基礎。

開普勒也被後人讚譽為「天空的立法者」。

開普勒根據第谷畢生觀測所留下的寶貴資料,孜孜不倦地對行星運動進行深入的研究,提出了行星運動三定律。

2樓:匿名使用者

利用萬有引力充當向心力推導

萬有引力定律推導過程(詳細)

3樓:粲然一呀

萬有引力定律的確是「猜」出來的。從開普勒第三定律推導太陽和地球之間引力滿足f=gmm/r^2是嚴格的數學結論,但並不能說明有質量的物體之間都有這樣的引力。

牛頓發覺地面上,比如使「蘋果落地」的力,和天體間的力,都是一種滿足平方反比的力,很自然地(或許當時的歷史條件下是很大膽地?)猜測,這是同一種力,並且世間萬物,天體又或普通物體,都有符合f=gmm/r^2的引力。

「牛頓萬有引力公式是有嚴格的公式推導!!」,但萬有引力定律,是猜的,不是可以從其他理論推匯出的。

當然,樓主的意思,就是進行萬有引力公式的公式推導。如果還是高中生,把軌道當成圓,從開普勒第三定律出發就行了;如果嚴格些,按實際的橢圓軌道來推導,那是相當麻煩的,利用比耐公式,可以從軌道方程推出萬有引力f(r)的形式。

還是先把圓形軌跡時的近似推導給出來吧。對於高中生夠用了。

證明:開普勒第三定律r^3/t^2=c(c是常數)

萬有引力f,形式未知,但一定等於向心力f=mr(2π/t)^2

帶入1/t^2=c/ r^3

f= mr 4π^2 *(c/ r^3)= c』* m/ r^2

因為引力的對稱性f= c」 * m/ r^2

所以f= gmm/ r^2 g是常數

4樓:匿名使用者

去維基百科搜一下萬有引力就可以了。連結發不過來。

急求開普勒定律的推導過程

5樓:匿名使用者

開普勒第一定律(軌道定律):每一行星沿一個橢圓軌道環繞太陽,而太陽則處在橢圓的一個焦點中。

開普勒第二定律(面積定律):從太陽到行星所聯接的直線在相等時間內掃過同等的面積。

用公式表示為:sab=scd=sek

簡短證明:以太陽為轉動軸,由於引力的切向分力為0,所以對行星的力矩為0,所以行星角動量為一恆值,而角動量又等於行星質量乘以速度和與太陽的距離,即l=mvr,其中m也是常數,故vr就是一個不變的量,而在一短時間△t內,r掃過的面積又大約等於vr△t/2,即只與時間有關,這就說明了開普勒第二定律。

開普勒第三定律(週期定律):所有的行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉週期的二次方的比值都相等。

用公式表示為:r^3/t^2=k

其中,r是行星公轉軌道半長軸,t是行星公轉週期,k=gm/4π^2=常數

關於行星運動規律的開普勒三大定律是:

①所有的行星分別在不同的橢圓軌道上圍繞太陽運動,太陽處在這些橢圓的一個焦點上.

②對每個行星而言,行星和太陽的連線在任意相等的時間內掃過的面積都相等("面積速度"不變).

③所有行星的橢圓軌道的半長軸的三次方跟公轉週期的二次方的比值都相等.

也統稱「開普勒三定律」,也叫「行星運動定律」,是指行星在宇宙空間繞太陽公轉所遵循的定律。由於是德國天文學家開普勒根據丹麥天文學家第谷·布拉赫等人的觀測資料和星表,通過他本人的觀測和分析後,於1609~2023年先後早歸納提出的,故行星運動定律即指開普勒三定律。

開普勒第二定律具體內容開普勒在2023年發表了關於行星運動的兩條定律:

開普勒第一定律(軌道定律):所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓,太陽處在橢圓的一個焦點上。

開普勒第二定律(面積定律):對於任何一個行星來說,它與太陽的連線在相等的時間掃過相等的面積。

用公式表示為:sab=scd=sek

簡短證明:以太陽為轉動軸,由於引力的切向分力為0,所以對行星的力矩為0,所以行星角動量為一恆值,而角動量又等於行星質量乘以速度和與太陽的距離,即l=mvr,其中m也是常數,故vr就是一個不變的量,而在一短時間△t內,r掃過的面積又大約等於vr△t/2,即只與時間有關,這就說明了開普勒第二定律。

2023年,這兩條定律發表在他出版的《新天文學》。

2023年,開普勒又發現了第三條定律:

開普勒第三定律(週期定律):所有的行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉週期的二次方的比值都相等。

用公式表示為:r^3/t^2=k

其中,r是行星公轉軌道半長軸,t是行星公轉週期,k=gm/4π^2=常數

最後,開普勒定律是科學家證明推導的,我們只要知道用就可以拉

如果你特別有興趣的話,等以後從事這方面之後就可以自己推導啦~~~

加油!!!

大學中的物理,老師問了個問題就是用萬有引力定律證明地球繞太陽做橢圓運動,有沒有講這類推導的書

6樓:月下的淡然

這部分知識一般普通物理是不做要求的。想看書的話,隨便找一本理論力學的教材都有。有心運動,特別是平方反比作用下的運動,是理論力學的重點之一。

推薦:陳世民《理論力學簡明教程》。

具體推導思路是由牛頓第二定律,在極座標系下得到一個微分方程組,由這個微分方程組可以完全得到開普勒三大定律。

以下是簡單的推導(具體需要有一定微積分和極座標理論的鋪墊):

這就是開普勒第二定律。

然後將上述有心力用平方反比的萬有引力代替,解第一個方程,有點繁瑣,這裡直接給出答案(即比內公式):

即極座標系下的圓錐曲線方程,此時體系的機械能為:

討論一下:

1、e<0時,e<1,軌道是橢圓、這是一般的行星、衛星軌道(也就是所謂的開普勒第一定律,你問的問題)。

2、e=0時,e=1,軌道是拋物線、一些彗星軌道。

3、e>0時,e>1,軌道是雙曲線、某些衛星發射時、還有一部分彗星軌道。

然後將第一定律和第二定律結合起開可以得到開普勒第三定律。

以上幾張**是我以前回答問題的時候寫的,體系有點混亂,見諒,推導摘自陳世民教材。

7樓:妖忍法

早在十七世紀,科學家們就注意到了行星的橢圓性軌道問題.素有「天空立法者」盛譽的德國天文學家開普勒,於2023年發表了兩條關於行星運動

的定律,其中第一條定律說:每一行星都沿著橢圓軌道繞太陽執行,太陽位於橢圓軌道的一個焦點上.那麼,行星的運動軌道為什麼是橢圓形,而不是標準的圓形

呢?這一問題在萬有引力定律問世之前,曾困擾了許多科學家.2023年,當時著名的科學家惠更斯、胡克和哈雷等人,雖然他們都認為天體間的引力作用存在著

「與距離的平方成反比」的關係,但是,卻難以解釋行星的橢圓形軌道問題.據說,當哈雷登門拜訪牛頓時,才知道這個問題牛頓早己在兩年前解決了.

牛頓是如何解決這一問題的呢?根據物體的初始速度和位置,牛頓通過計算證明,在萬有引力的作用下,物體的運動軌跡有三種:橢圓軌道、拋物線軌道和雙曲線軌

道.如果行星的初始速度很大或離太陽很遠,就會形成拋物線軌道或雙曲線軌道,它們都屬於非閉合軌道.在拋物線與雙曲線的軌道上,行星只能在太陽附近出現一

次,以後就消失了.而太陽系諸行星之所以能夠在橢圓形軌道上執行,就是因為行星最初離太陽不是很遠,或者運動的初始速度不是特別大.

問題似乎順理

成章地解決了,然而一經分析就會發現,牛頓在解決行星橢圓形軌道問題時,運用的是太陽系起源的俘獲說.行星橢圓形軌道的形成是有前提的,即在太陽系的演化

過程中,行星必須是具有一定初始速度和位置的外來客體,這是俘獲說的觀點.而現代太陽系起源學說認為,行星是在原始星雲盤中誕生的,星雲盤在繞星雲核的旋

轉過程中形成星雲環,然後再由星雲環演化為行星.行星和太陽是由同一原始星雲演化而來,這樣誕生的行星只能執行在標準的圓形軌道上.行星與太陽的同源性,

使牛頓對行星橢圓形軌道的解釋失去了理論前提.

如果說行星不是按牛頓的俘獲說演化而來的,那麼行星的橢圓形軌道又是如何形成的呢?答案是太陽旋轉質量場的作用結果.

行星繞太陽公轉,將受到來自太陽兩種力的作用,其一是萬有引力,力的方向垂直於行星的運動方向,它為行星的圓周運動提供了向心力.其二是太陽旋轉質量場產生的渦旋力,力的方向與行星的運動方向相同,因而這種力將使行星圓周運動的線速度不斷增大.

根據經典力學,做圓周運動的物體,在向心力不變的情況下,其軌道半徑與線速度的平方成正比;所以當行星線速度增大時,其軌道半徑將同時增大.因此,在太陽兩

種力的作用下,行星發生了非勻速圓周運動,由初始的圓形軌道進入了橢圓形運動軌道.行星的這一軌道演變,與銀河系恆星的軌道演變過程完全相同.

萬有引力的物理題

8樓:

我給你提供一些資料吧!

萬有引力定律 全章複習

萬有引力定律主要包含以下的幾個知識點:

1.地心說的內容:(4句話)地球是宇宙的中心,其他星球都圍繞地球做勻速圓周運動,而地球不動。

2.日心說的內容:(4句話)太陽是宇宙的中心,其他行星都圍繞地球做勻速圓周運動,而太陽不動。

日心說是波蘭科學家天文學家哥白尼創立的。

3.開普勒三定律以及三定律出現的過程:

(1)所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓,太陽處在所有橢圓的一個焦點上。

(2)任何一個行星與太陽的聯線在相等的時間內掃過的面積相等。

(3)所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉週期的二次方的比值都相等。即r3 / t2=k

最早由開普勒證實了天體不是在做勻速圓周運動。他是在研究丹麥天文學家第谷的資料時產生的研究動機。 *開普勒是哪個國家的:德國

4.利用開普勒第三定律進行相關計算: == 推匯出 =

5.牛頓的萬有引力定律

(1)萬有引力定律的內容:自然界中任何兩個物體都是相互吸引的,引力的大小跟這兩具物體的質量的乘積成正比,跟它們的距離的二次方成反比。

(2)引力常量的數值、單位、首先測定的科學家及其國家 g=6.67×10-11n·m2/kg2。(萬有引力常量是英國物理學家卡文迪許首先測量出的)

6.用開普勒第三定律、向心力、牛頓第三定律推導牛頓的萬有引力定律:

7.推導重力加速度公式:

8.用萬有引力定律推導開普勒第三定律:

9. 中心天體質量公式的推導:

10.中心天體密度公式推導:

11.衛星線速度公式的推導:

f== 消去m2和一個r,推出 = f== 消去m2,推出=

12.天體物理中用的最多的代數式:=====

13.雙星半徑比和雙星角速度的計算

(l-r2):r2=m2:m1

r2= r1=

我們看得見蘋果落地,看不見萬有引力定律的哲學依據是什麼?啟示是什麼?謝謝

是的。這裡就提到了抽象思維問題。我們不認為萬有引力定律是正確的。因為牛頓自己也感到惶惑,他知道引力使物體的運動停止。就說蘋果落地。蘋果的自由落體的運動因落地而停止。作為牛頓的萬有引力定律給我們的抽象思維有了擴充套件的機會,新自然辯證法 認為 天體是在磁共振場上產生 存在和發展的。哲學就是精闢,經典。...

根據萬有引力 太陽每秒損失400萬噸,地球會離太陽越來越遠?

會。因為根據萬有引力,質量越小,引力越小,所以太陽每秒損失400萬噸,地球會離太陽越來越遠。根據科學計算的情況下是真的,不過這些你我都不會看見啦,等以後太陽越來越遠都不知道過了,多少紀元啦,說不定猴子都統治地球了。會的,等到太陽離得越來越遠的時候,地球上沒有太陽的照耀,我們就會變成一片黑暗。從理論上...

關於開普勒定律和萬有引力的謬論,關於萬有引力定律和開普勒定律 萬有引力定律是有開普勒定律證明出來的,而開普勒定律證明又用到萬有引力

你這裡的問題是沒有搞清楚牛頓第二定律的適用範圍。牛頓第一定律成立的參照系是慣性參照系,牛頓第二定律一定要在慣性參照系中才能成立。凡是在非慣性系 即相對慣性系有加速度的參照系 中,如果要用牛頓第二定律,就必須在物體的實際受力基礎上再加上慣性力。也就是說你要是以太陽或者地球的其中一個為參照系來考慮另外一...