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天体物理中的问题、求助

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请问如图,如果我知道了卫星到质心的距离,同时我还知道卫星的速度以及速度方向,可以还原它的轨道吗


IP属地:北京来自iPhone客户端1楼2024-01-06 00:05回复
    应该不够哟。你可能至少还需要——法向加速度(地球引力产生的),切向加速度(空气阻力等其他可能的作用力),如果还要用到比较实际的案例中,那或许还得先得到一些其他的轨道参数信息。


    IP属地:江苏来自Android客户端2楼2024-01-06 00:51
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      能,就把这点看成初始时刻,则初始位置和初始速度已知,运动微分方程是个二阶常微分方程,只有两个参数全能解出来。


      IP属地:黑龙江来自Android客户端3楼2024-01-06 21:07
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        可以。假如从零开始,起先不知道卫星轨道是圆锥曲线,可以算出来角动量L和能量E的值,根据两个守恒去解r和θ的微分方程。当然知道是圆锥曲线的话,极坐标下轨道是r=p/(1+e*cos(θ)),可以用L和E算其中的p和e,再把现在的r带进去确定现在θ,就可以确定极轴方向


        IP属地:北京4楼2024-01-06 23:09
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          图片里讲远近地点说明假定轨道为椭圆(闭合),实际上不一定能保证闭合


          IP属地:江苏来自Android客户端5楼2024-01-07 01:41
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            楼主貌似是提前看了天体的高一,所以可能有一些不知道的?当然以下高中也不要求,就稍微介绍下。可以去看看知乎的https://zhuanlan.zhihu.com/p/605649527https://www.zhihu.com/question/371797536/answer/2424106144
            首先关于微分方程,可以去看看吧里的https://tieba.baidu.com/p/5279417684有一些常见函数求导积分(7、8楼)和运算法则(18楼)。这里要用到的就是1/x的导数、arccos导数和18楼标了*的链式法则(简单说就是A对C导数=A对B导数*B对C导数,在后面消去时间会用到)。和物理相关的话,一般会用x上打一点表示x对时间的导数,也就是x的变化率,两点就是再求一次导。那么r一点就是沿径向速度v,r两点就是相当于沿着径向运动时的加速度,θ一点就是角速度w,θ两点就是角加速度β。
            关于一些物理量。角动量L:mr^2w(也就是开普勒第二定律扫过面积的本质)是守恒的。天体的速度:沿径向的r一点和垂直径向的rw(即线速度)。引力势能:-GMm/r(它对r的导函数就是GMm/r^2引力)。那么能量E就可以写成0.5m(r一点)^2+0.5m(rw)^2-GMm/r。
            先解释下知乎第一个:写一下天体速度和能量守恒,得到(3)式。(3)中首先r一点是带时间t的,没法求轨迹,就可以根据上面说的链式法则,换成r对ϕ求导*ϕ对t求导即ϕ一点,然后所有的ϕ一点再用L/mr^2表示,这样就得到(3)中只含有r对ϕ求导和r的式子,化简之后就是一边是dϕ,一边是dr和r的函数,就可以积了。我们《注意到》令u=1/r时,右边的函数可以写成那个θ式子第三个等号后的 -d(某个东西)/(√-某个东西的平方+常数)这样一个形式,也就是arccos导数的形式,这样就能积成arccos,之后就是θ=arccos(什么东西)化简就是了


            IP属地:北京6楼2024-01-07 22:56
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