Электронный образовательный ресурс по разделу Механика: Законы Кеплера по дисциплине Астрономия и Физика

Астрономи́ческая едини́ца МАС

Исторически сложившаяся единица измерения расстояний в астрономии, равная среднему расстоянию от Земли до Солнца. Используется как эталон масштаба в Солнечной системе.

Афелий Небесная механика

Наиболее удалённая от Солнца точка орбиты планеты, а бывает даже иного небесного тела Солнечной системы. Также расстояние от этой точки до Солнца.

Время Физическая Энциклопедия

Одна из основных форм существования материи, проявляющаяся в закономерной смене явлений. Непрерывная величина, априорная характеристика мира, ничем не определяемая.

Импульс Классическая механика

Векторная физическая величина, являющаяся мерой механического движения тела. В классической механике импульс тела равен произведению массы m этого тела на его скорость v, причём направление импульса строго совпадает с направлением вектора скорости.

Свойства импульса:

• Аддитивность: импульс системы тел равен векторной сумме импульсов всех тел, входящих в эту систему.
• Инвариантность по отношению к повороту системы отсчета: вектор импульса сохраняет свои свойства при изменении ориентации осей координат.
• Сохранение: в замкнутых системах суммарный импульс остается постоянным во времени. Свойства сохранения кинетической энергии, сохранения импульса и второго закона Ньютона достаточно, чтобы вывести математическую формулу импульса.

Масса ГОСТ 8.417 (СИ)

Физическая величина (скалярная), определяющая инерционные и гравитационные свойства тел в ситуациях, когда их скорость намного меньше скорости света. Международный эталон килограмма создан и выглядит в виде объекта — цилиндра, имеющего диаметр и высоту 39,17 мм.

Механическая работа Теоретическая механика

Скалярная физическая величина, являющаяся количественной мерой действия силы или системы сил на тело или систему тел при его перемещении. Если на материальную точку действует постоянная сила F и точка совершает прямолинейное перемещение s, то работа равна произведению модулей силы и перемещения на косинус угла между ними.

Особые случаи действия силы:

• Положительная работа (α < 90°): направление силы сонаправлено или частично совпадает с направлением движения (например, сила тяготения при приближении планеты к перигелию).
• Отрицательная работа (α > 90°): сила противодействует движению тела (например, работа сил сопротивления или силы тяготения при удалении планеты к афелию).
• Нулевая работа (α = 90°): если сила направлена строго перпендикулярно вектору скорости, она не совершает работы, а лишь меняет направление движения (например, центростремительная сила при движении по идеальной круговой орбите).

Перигелий Небесная механика

Ближайшая к Солнцу точка орбиты планеты, кометы или иного небесного тела Солнечной системы, обращающегося вокруг него по эллиптической траектории. Также расстояние от этой точки до центра Солнца. Для планеты Земля это расстояние минимально и проходится в начале января.

Согласно Второму закону Кеплера, проходя через перигелий, космическое тело обладает максимальной орбитальной скоростью движения.

Пространство Физическая Энциклопедия

Одна из основных форм существования материи, характеризующая её протяженность, структурность, взаимное расположение элементов и их сосуществование. В классической ньютоновской механике пространство рассматривается как абсолютное, однородное, изотропное и независимое от находящихся в нём материальных тел и процессов.

Сила Законы Ньютона

Векторная физическая величина, являющаяся мерой механического воздействия на данное тело со стороны других тел или физических полей. Это воздействие вызывает изменение скорости тела или его деформацию. В каждый момент времени сила характеризуется модулем (абсолютным значением), направлением в пространстве и точкой приложения.

Основные виды сил в небесной механике:

• Гравитационная сила (сила тяготения): дальнодействующая сила, управляющая движением всех космических тел по закону всемирного тяготения.
• Центростремительная сила: результирующая сила, направленная к центру кривизны траектории и удерживающая тело на его орбите.

Скорость Кинематика

Векторная физическая величина, характеризующая быстроту перемещения и направление движения материальной точки в выбранной системе отсчёта относительно времени. Направлена строго по касательной к траектории движения космического тела.

Компоненты скорости в астрономии:

• Линейная скорость (v): характеризует расстояние, проходимое планетой по дуге орбиты за единицу времени. Меняется от максимума в перигелии до минимума в афелии.
• Угловая скорость (ω): характеризует быстроту изменения угла радиус-вектора планеты. Вычисляется как отношение угла поворота к промежутку времени.

Ускорение Динамика и кинематика

Векторная физическая величина, определяющая быстроту изменения скорости тела, то есть числовое значение и направление вектора скорости за единицу времени. При движении планет по эллиптическим орбитам ускорение непрерывно меняется по величине и направлению, будучи всегда направленным к гравитационному центру системы (Солнцу) в рамках задачи двух тел.

Энергия Закон сохранения энергии

Скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи, а также мерой перехода движения материи из одних форм в другие. В небесной механике полная механическая энергия замкнутой системы (планета — звезда) остаётся постоянной и складывается из кинетической энергии движения и потенциальной энергии гравитационного взаимодействия.

При приближении к перигелию потенциальная энергия планеты переходит в кинетическую (скорость растёт), а при удалении к афелию — наоборот.