雨慕的慕是什么意思:平抛物体的轨迹问题

来源:百度文库 编辑:中科新闻网 时间:2024/05/06 05:54:10
当在地球上平抛物体时:
v<8km/s:抛物线,很好理解;
v=8km/s:圆,也好理解;
8km/s<v<11km/s:椭圆?为什么?
v=11km/s:又是抛物线,为什么?
v>11km/s:竟然是双曲线的一支?为什么?
而且,这几中曲线恰巧又是4种圆锥曲线,怎么会这么巧?

当在地球上平抛物体时:
v<8km/s:抛物线,很好理解;//不解释了

v=8km/s:圆,也好理解; //好理解吗?你在什么高度平抛的呢?

8km/s<v<11km/s:椭圆?为什么? //也是同上,看在什么高度上平抛,在不同的高度上,获得圆形轨道的平抛初速度就会不同,在地球表面8km/s<v<11km/s的速度范围内的平抛,物体既不会掉到地面上因为离心力足以抵抗地心引力,也不会脱离地球引力场,摆脱引力场是需要足够能量的。结合和引力场势能来算一下平抛运动就会得到椭圆轨迹了。

v=11km/s:又是抛物线,为什么?//达到这个速度,物体恰好脱离地球引力场,脱离之前的轨迹时抛物线,算法同上。
v>11km/s:竟然是双曲线的一支?为什么?//我还没考虑过这个问题,马上开会了,由时间我再补充。

8km/s<v<11km/s:椭圆?为什么?

变成卫星,通常轨道不是标准的圆,是椭圆

v=11km/s:又是抛物线,为什么?

达到第二宇宙速度离开地球

v>11km/s:竟然是双曲线的一支?为什么?

同上

这三个就是所谓的“圆锥曲线”,学过高中数学的话应该就能理解了

牛顿当年证明,如果引力与距离二次方成反比,则物体做圆锥曲线运动
证明简介,

用角动量守恒得r*v*sina=K(定值)
(a为r v夹角)
能量守恒得mv^2/2+势能=K2(定值)
引力与距离二次方成反比=>
势能=k3/r
有数学知识得
sina=r'/(r'^2+r^2)^0.5
r是到中心天体的距离
r'是r关于到中心天体的角度b的导函数
连立,解微分方程得
r与b为圆锥曲线关系

很简单啊,如果你是要定性的认识的话,可以这么看
假设有个抛物线,关于y轴对称,开口向上(主要为了后面的对比),现在参数改变,减少发散,内敛成圆,继续内敛,则被压扁成椭圆,再压一下,变成开口向下的y轴对称抛物线,再压缩,由于变换的方向一致(你可以理解成从刚开始的开口向上到开口向下,从上到下),故变成双曲线。
y=ax^2
x^2+y^2=r^2
ax^2+by^2=r^2
y=-ax^2
x^2-y^2=,........
定量的分析就没这么直观了,偶现在也不会……

其实一点也不巧.这几种曲线是经常见的曲线.整个宇宙都是一个模型.各种小模型遵循着宇宙中的各种定理,可能具有这几种曲线的物体能量比较底,所以经常看见.
再说,物体围绕地球转肯定是一个周期性的活动,那么这几种曲线的出现肯定是必然的.
至于为什么是那几种曲线,是建立了适当的数学模型,然后根据数据模型来求解得到的.
至于怎么建模求解,我就不是很清楚.呵呵

牛顿当年证明,如果引力与距离二次方成反比,则物体做圆锥曲线运动
证明简介,

用角动量守恒得r*v*sina=K(定值)
(a为r v夹角)
能量守恒得mv^2/2+势能=K2(定值)
引力与距离二次方成反比=>
势能=k3/r
有数学知识得
sina=r'/(r'^2+r^2)^0.5
r是到中心天体的距离
r'是r关于到中心天体的角度b的导函数
连立,解微分方程得
r与b为圆锥曲线关系