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开普勒三大定律推导过程?

更新时间:2023-10-31 文章作者:admin2 信息来源:http://wuliok.com 阅读次数:


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开普勒三大定律是描述行星运动的规律性的三个定律,这些定律可以从牛顿的万有引力定律中推导出来。
第一定律:行星轨道是椭圆
根据万有引力定律,任何两个物体之间都存在一种引力,这种引力的大小与它们之间的距离成反比,并且与它们的质量成正比。假设一个行星围绕太阳运动,如果行星质量非常小,则在其运动过程中它不会对太阳产生任何显著的引力。因此,太阳与行星之间形成了一个两体问题,这可以用一个简单的数学模型来描述。这个模型是一个椭圆,其离心率介于0和1之间。因此,开普勒的第一定律是:行星轨道是椭圆。
第二定律:行星的速度是变化的
根据万有引力定律,引力的大小与物体之间的距离平方成反比,因此,行星将在靠近太阳的时候速度更快,在远离太阳的时候速度更慢。这个定律可以这样解释:假设一个行星在距离太阳较远的地方,那么它所受的引力较小,速度就相对较慢。但当它逐渐接近太阳,所受的引力会增大,速度也会随之增加。当它到达距离太阳最近的点时,速度最大,然后又开始减小。
第三定律:行星公转的周期是固定的
如果一个行星的距离太阳的距离非常大,那么它所受到的引力很小,其速度也很慢。根据力学原理可以证明,在这种情况下,行星的公转周期是非常长的。但是如果行星离太阳足够近,则引力会非常大,速度也会非常快,这样行星的公转周期将变得更短。根据数学计算,这两种情况之间存在着一个特定的关系,即行星公转周期的平方与行星到太阳距离的立方成正比,这就是开普勒的第三定律。
总的来说,开普勒三大定律是从牛顿的万有引力定律推导而来的,这些定律已经被广泛应用于太阳系和其它星系的研究中。B95物理好资源网(原物理ok网)

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