Физика. Лекция 293.Движение планет. Законы Кеплера.

Здравствуйте, уважаемые обучающиеся. Это будет последняя лекция на которой мы рассмотрим проявление силы тяжести, причем, даже лучше сказать силы всемирного тяготения и в очень крупных космических масштабах. На этой лекции мы с вами рассмотрим движение планет.

И так когда мы говорим о движении планет, то сразу вспоминается Солнечная система, т.е система, где планеты и Солнце друг с другом как-то взаимодействуют и сила, которая удерживает планеты на их орбитах и не дает планетам улететь в космос - это сила всемирного тяготения. В центре Солнечной системы находится Солнце,а планеты движутся вокруг Солнца. Люди далеко не сразу догадались о том, что Солнце находится в центре Солнечной системы. История эта очень длинная...например, в III веке до нашей эры выяснилось, что Земля круглая и был, даже, измерен диаметр земного шара и сделал это Эратосфен. И наступила эпоха, когда во главе всей науки было учение Аристотеля. Об Аристотеле мы говорили на более ранних лекциях - это, фактически основоположник, а лучше сказать законодатель, всей средневековой науки, который заложил ее основы во времена Древней Греции. Аристотель считал, что мир состоит из двух частей: земной - грешный, не совершенный; и небесный - идеальной системы. Земля должна находится в центре согласно Аристотелю. А поскольку планеты принадлежат идеальному миру, то они должны двигаться по идеальным траекториям. А идеальными траекториями в то время считали окружность. И получается, что если наблюдать за планетами, то они на фоне звезд совершают довольно сложное движение. Слово планета означает блуждающая звезда, они выписывают петли и как это получается рассматривается в рамках школьного курса астрономии. И в тоже время необходимо было сделать так, чтобы объяснить почему планеты движутся так петлеобразно и в то же время они обязаны двигаться по круговым траекториям. Такую модель придумал Клавдий Птолемей во II веке нашей эры и он считал, что Земля находится в центре мира и такая система называлась геоцентрической системой мира. Геос - Земля и она находится в центре. Прошло очень много лет и учение Клавдия Птолемея продемонстрировало свою несостоятельность, в том, что если предполагать, что планеты движутся по окружности, то для того чтобы объяснить петлеобразное движение планет на фоне звезд Птолемею пришлось предположить...

Дальше была идея развития системы мира, предложенная Николаем Коперником...

Хоть, Коперник и был близок к истине, но не совсем. Ближе к истине приблизился другой астроном Иоганн Кеплер. И следующей системой мира была система предложенная Иоганном Кеплером.

Давайте повторим еще раз 1 закон Кеплера.

1 закон Кеплера - планеты движутся по эллиптическим орбитам в одном из фокусов, которых находится Солнце.

Теперь давайте поговорим о втором законе Кеплера.

Давайте повторим еще раз 2 закон Кеплера.

2 закон Кеплера - за равные промежутки времени радиус вектор, соединяющий планету и Солнце описывает равные площади.

Ну и, наконец, давайте поговорим о третьем законе Кеплера.

И так же давайте еще раз запишем 3 закон Кеплера

3 закон Кеплера - квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы больших полуосей их орбит.

Эти три закон Кеплер сформулировал на основании наблюдений, т.е пользуясь таблицами Тихо Браге, но позже появились законы Ньютона. Появились достаточно мощные математические инструменты Ньютона - интегральное и дифференциальное исчисления, изобретение которых отчасти принадлежит не только Ньютону, но и Лейбницу. И оказалось, что записав второй закон Ньютона для планеты вращающейся вокруг Солнца можно получить все три закона Кеплера. В высшей школе, на технических специальностях на втором курсе есть такая дисциплина, как теоретическая механика. И в этом курсе с помощью математического аппарата все три закона Кеплера выводятся из уравнений Ньютона. Т.е это еще один признак того, что второй закон Ньютона работает в космических масштабах, а не только в пределах Земли. На этом рассказ о законах Кеплера мы закончим, мы их не выводим...но с выводом второго закона Кеплера мы с вами познакомимся на более поздних лекциях, когда будем с вами знакомится с законами сохранения различных физических величин. И мы узнаем, что второй закон Кеплера - это так называемый закон сохранения момента импульса. Мы далее будем изучать это далее и будем решать много интересных задач на эту тему. И так по теории все, а теперь переходим к решению задач...

И так первая задача на определение количества раз отличающихся скоростей искусственных спутников Земли, движущихся по круговым орбитам на заданных высотах.

И последняя задача на определение плотности планеты по времени обращения спутника вокруг планеты.

На этом мы эту лекцию закончим.

Если тебе понравилось, подпишись на канал и поддержи автора.