Fradrag av Keplers tredje lov. Keplers tredje lov.

Vi vet at banene til planetene er elliptiske, men for fradrag av 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 i bane rundt solen. Sentripetalkraften (Fc) er en gravitasjonskraft som utøves av solen. Tiltrekningskreftene som utøves mellom planeter og satellitter blir neglisjert, dette skyldes det faktum at massene deres er mye mindre enn solens masse.

Sentripetalkraften Fc er en tiltrekningskraft som solen utøver på planeten.

Som masseplaneten (m) går i bane rundt solen, i en sirkulær bevegelse og med vinkelhastighet ( ), den resulterende kraften på planeten, kalt sentripetalkraft (Fc), er gitt av:

Fç=mω2 r

På hva:

Fç:sentripetalkraft;
m: massen til planeten;
ω: vinkelhastigheten til planeten;
r: radius av planetens bane.

Vinkelhastighet er gitt av:

På hva:

T: periode med revolusjon på planeten.

Ved å erstatte ligning 2 med ligning 1, har vi:

Legg merke til at sentripetalkraften er gravitasjonskraften til tiltrekningen mellom solen og planeten. Med tanke på solens masse som (M) og planetens baneradius som (r), som er avstanden mellom solen og planeten, kan loven om universell gravitasjon skrives som følger:

På hva:

Ved å likestille ligning 3 med 4 vil vi ha:

Snart:

Se på ligning 5 og merk at begrepet  er konstant, ettersom de ukjente refererer til den universelle konstanten og massen til solen, så ligningen kan skrives om som følger:

T2=kr3

På hva:

k: proporsjonalitetskonstant.

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

Ved ligningen ovenfor kan vi trekke den konklusjon at jo lenger planeten er fra Solen, desto lengre er revolusjonsperioden.

Keplers tredje lov, som vi nettopp har utledet, er også gyldig i forhold til Jorden for bevegelsen til Månen og kunstige satellitter.


Av Nathan Augusto
Uteksaminert i fysikk

Kilde: Brasil skole - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/deducao-terceira-lei-kepler.htm

Tyngdepunkt (CG)

Tyngdepunkt (CG)

Som figuren over viser, er tyngdepunktet til et legeme det punktet hvor anvendelsen av tyngdekraf...

read more
Hva er et valenslag?

Hva er et valenslag?

valenssjikt det er det ytterste laget (eller nivået) (lengst fra kjernen) til et atom, det vil si...

read more
Den kalde krigen: årsaker, konflikter, hendelser, slutt

Den kalde krigen: årsaker, konflikter, hendelser, slutt

DE Kald krig det fant sted mellom 1947 og 1991 og markerte polariseringen av verden i to blokker:...

read more