Trekk fra Keplers tredje lov. Keplers tredje lov.

Vi vet at banene til planetene er elliptiske, men for trekk fra Keplers tredje lov, la oss vurdere en sirkulær bane. Selv om følgende demonstrasjon er basert på sirkulære baner, er resultatene også gyldige for elliptiske baner.

På figuren har vi en planet som kretser rundt solen. Den sentripetale kraften (Fc) er en gravitasjonskraft som tiltrekker seg av solen. Attraksjonskreftene som utøves mellom planeter og satellitter blir neglisjert, dette skyldes at massene deres er mye mindre enn solens masse.

Den sentripetale kraften Fc er en attraktiv kraft som solen utøver på planeten.

Som masseplaneten (m) kretser rundt solen i sirkelbevegelse og med vinkelhastighet (), blir den resulterende kraften på planeten, kalt sentripetal kraft (Fc), gitt av:

Fç= mω2 r

På hva:

Fç: sentripetal kraft;
m: planetens masse;
ω: planetens vinkelhastighet;
r: radius av planetens bane.

Vinkelhastighet er gitt av:

På hva:

T: revolusjonsperiode på planeten.

Ved å erstatte ligning 2 i ligning 1 har vi:

Merk at sentripetalkraften er gravitasjonskraften til tiltrekning mellom solen og planeten. Således vurderer vi solens masse som (M) og planetens bane-radius som (r), som er avstanden mellom solen og planeten, loven om universell gravitasjon:

Ikke stopp nå... Det er mer etter annonseringen;)

På hva:

Likning av ligning 3 med 4, vil vi ha:

Snart:

Se på ligning 5 og legg merke til at begrepet  er konstant, ettersom de ukjente refererer til den universelle konstanten og solens masse, slik at ligningen kan skrives om som følger:

T2= kr3

På hva:

k: proporsjonalitetskonstant.

Ligning 6 forteller oss at firkanten av en planets revolusjonsperiode rundt solen er direkte proporsjonal med kuben av avstanden mellom dem.

Ved ligningen ovenfor kan vi trekke konklusjonen om at jo lenger planeten er fra solen, jo lenger blir revolusjonen.

Keplers tredje lov, som vi nettopp har utledet, er også gyldig i forhold til jorden for bevegelse av månen og kunstige satellitter.


Av Nathan Augusto
Uteksamen i fysikk

Vil du referere til denne teksten i et skole- eller akademisk arbeid? Se:

FERREIRA, Nathan Augusto. "Deduksjon av Keplers tredje lov"; Brasilskolen. Tilgjengelig i: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/deducao-terceira-lei-kepler.htm. Tilgang 27. juni 2021.

Statisk og dynamisk balanse

Statisk og dynamisk balanse

Balanse er et fysikkbegrep som indikerer at en kropp forblir balansert fra en konstant hastighet,...

read more
Motstandsforening: i serie, parallelt og blandet med øvelser

Motstandsforening: i serie, parallelt og blandet med øvelser

Resistor Association er en krets som har to eller flere motstander. Det er tre typer tilknytning:...

read more
Kinematikk: konsept og formler

Kinematikk: konsept og formler

Innen fysikkmekanikk studerer og beskriver kinematikk kroppsbevegelse uten å bekymre seg for årsa...

read more