万有引力定律中,为什么总能量E<0为椭圆轨道

2022-03-21 军事 115阅读
两个天体之间的吸引力遵循万有引力方程,天体力学中有一个经典的限制性二体问题基本方程r''=-u/r^3,描述的就是一个大质量天体和一个小质量天体之间的相互运动问题。根据这个方程,非常容易得到
1,动量矩矢常量H,H=r’Xv‘
2,能量常量E,E=0.5v^2-u/r
3,Laplace常矢量L,L=H'Xv'+ur'/r(字母加‘表示为矢量)
根据以上三个守恒量,非常容易得到二体运动的轨道方程r=P/(1+ecosa),P=H^2/u
e=L/u
偏心率e=0时候,是圆轨道。
偏心率0【证明如下:】
三个守恒量满足一个基本公式:L^2=u^2+2EH^2
得到L=根号(u^2+2EH^2),显然当E<0时,可以得到0不知道您如何基础,推导这个过程,需要用到矢量的复合求导,属于高等数学下册的内容。如果您尚未接触,只需要记住结论即可。
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