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Geschwindigkeit eines Kometen |
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Ben
Senior  Dabei seit: 10.04.2002 Mitteilungen: 472
Aus: Ratingen
 |     Themenstart: 2003-08-27 18:27
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Hallo Leute,
habe hier eine von ein paar Aufgaben, die mir ziemliches Kopfzerbrechen bereiten:
 
Wenn ein Komet K. (Masse m) ausschließlich die Gravitationskraft der Sonne S. (Masse M, punktförmig, ruhend) spürt und der kürzeste K.-S.-Abstand r_0 sowie der größte r_1 bekannt sind, dann liefern uns die Erhaltungssätze die Geschwindigkeit v_0 am S.-nächsten Punkt und v_1 am fernsten Punkt. Auch der kleinste Krümmungsradius \rho der K.-Bahn lässt sich leicht erhalten.
Jemand eine Idee?
Zur Verfügung hat man vor allem den Energiesatz im Zentralpotential:
 
E = 1/2*m*(r^*)^2 + L^2/(2*m*r^2) + V(r)
m: Masse des betrachteten Teilchens
r: Sein Ortsvektor
L: Drehimpuls
V(r): Zentralpotential
Das Problem ist , eine zweite Gleichung zu finden, um beide Geschwindigkeiten unabhängig voneinander zu ermitteln.
Gruß
Ben
Gruß
Ben
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Ben
Senior  Dabei seit: 10.04.2002 Mitteilungen: 472
Aus: Ratingen
 |     Beitrag No.1, vom Themenstarter, eingetragen 2003-08-28 18:10
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Es ist durchaus beruhigend, dass noch keine Antwort gekommen ist. Dann kann ich mir wenigstens sicher sein, dass ich nichts offensichtliches übersehen habe.
Trotzdem wäre ich neugierig auf die Lösung.
Gruß
Ben
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mountainflower
Aktiv  Dabei seit: 25.07.2003 Mitteilungen: 212
Aus: Schweiz
 |     Beitrag No.2, eingetragen 2003-08-28 20:35
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Spock
Senior  Dabei seit: 25.04.2002 Mitteilungen: 7003
Aus: Schi'Kahr/Vulkan
 |     Beitrag No.3, eingetragen 2003-08-29 10:26
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Hallo Ben,
da von einem minimalen und maximalen Abstand die Rede ist, gehe ich davon aus, daß die Bahn gebunden ist, also wegen der r-Abhängigkeit des Gravitationspotential ist es eine Ellipse.
 
Ich schreibe die Gravitationskraft als \lr(1)F(r)=-k/r^2 und ihr Potential ist dann \lr(2)V(r)=-k/r Nun gilt doch für die beiden ''Apsidenabstände'' r_0 und r_1 \lr(3)(r_0 +r_1)/2=a, wenn a die große Halbachse der Ellipsenbahn ist. Andererseits ist die große Halbachse mit der Gesamtenergie E der Bewegung über \lr(4)a=-k/(2E) verknüpft. Gleichung (4) erhält man z.B., wenn man die Bewegungsgleichung des Problems löst. Mit Hilfe des Energie-Erhaltungssatzes in der Form \lr(5)E=1/2 m v^2+V(r) kommst Du dann zurecht?
Gruß
Juergen
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Ben
Senior  Dabei seit: 10.04.2002 Mitteilungen: 472
Aus: Ratingen
 |     Beitrag No.4, vom Themenstarter, eingetragen 2003-08-29 17:52
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@Spock: Danke, damit habe ich schonmal die Geschwindigkeiten. Allerdings bin ich mir noch nicht sicher, wie die Bewegungsgleichung zu dem Problem aussieht. Da ist mit Sicherheit die Gravitationskraft drin, ansonsten gehen mir aber die Ideen aus.
Außerdem bleibt noch die Frage nach dem Krümmungsradius.
Gruß
Ben
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Anonymous
Unregistrierter Benutzer
|     Beitrag No.5, eingetragen 2003-08-29 19:02
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Spock
Senior  Dabei seit: 25.04.2002 Mitteilungen: 7003
Aus: Schi'Kahr/Vulkan
 |     Beitrag No.6, eingetragen 2003-08-29 22:09
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Hallo Ben,
Norberts (guter) Beitrag zur Krümmung läßt erst einmal keine Fragen offen? Was mich interessieren würde, bevor wir in die Tiefe der Differentialgleichungen des Zentralkraft-Problems einsteigen: Die Aufgabe kommt tatsächlich aus der Schulphysik, Mathe LK vorausgesetzt?
Gruß
Juergen
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Ben
Senior  Dabei seit: 10.04.2002 Mitteilungen: 472
Aus: Ratingen
 |     Beitrag No.7, vom Themenstarter, eingetragen 2003-09-01 21:15
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@Robert:
Danke für die tolle Antwort! Ich frage mich bloß, wie man darauf kommen soll, nur mit dem Buch, aus dem die Aufgabe stammt.
@Spock:
Nein, das ist (leider) keine Schulmathematik (man, dann wäre die Schule aber wirklich interessant!). Die Aufgabe stammt aus dem Buch "Physik mit Bleistift" von H. Schulz aus dem Harri Deutsch Verlag.
Ich vergesse immer, meine Standardeinstellung "Schule" umzustellen. Das Thema ist jetzt als "Uni" gekennzeichnet.
Gruß
Ben
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