Διαταραχές Τροχιάς (2)

Σχετικά έγγραφα
Δυναμική του Ηλιακού Συστήματος

Reynolds. du 1 ξ2 sin 2 u. (2n)!! ( ( videos/bulletproof-balloons) n=0

L = T V = 1 2 (ṙ2 + r 2 φ2 + ż 2 ) U (3)

Κεφάλαιο 8. Βαρυτικη Δυναμικη Ενεργεια { Εκφραση του Βαρυτικού Δυναμικού, Ταχύτητα Διαφυγής, Τροχιές και Ενέργεια Δορυφόρου}

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ- ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ- ΤΟΜΕΑΣ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΜΑΘΗΜΑ: ΚΛΑΣΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι(ΤΜΗΜΑ ΑΡΤΙΩΝ) ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Αν. Καθηγητής Ι.

ΦΥΕ 14 5η ΕΡΓΑΣΙΑ Παράδοση ( Οι ασκήσεις είναι βαθμολογικά ισοδύναμες) Άσκηση 1 : Aσκηση 2 :

ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ ΜΕ ΑΠΟΣΒΕΣΗ ΚΑΙ ΔΙΕΓΕΡΣΗ

E = 1 2 k. V (x) = Kx e αx, dv dx = K (1 αx) e αx, dv dx = 0 (1 αx) = 0 x = 1 α,

Το ελαστικο κωνικο εκκρεμε ς

Μέρος A: Νευτώνιες τροχιές (υπό την επίδραση συντηρητικών δυνάμεων) (3.0 μονάδες)

( ) = ke r/a όπου k και α θετικές σταθερές

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Μηχανική Ι 17 Φεβρουαρίου 2015

Αρµονικοί ταλαντωτές

ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΗΜ/ΝΑ 22/6/2009. ΛΥΣΗ Έχουμε την θέση ως συνάρτηση του χρόνου. Θα πρέπει να βρούμε την ταχύτητα για να 1 2

Κεφάλαιο 13. Περιοδική Κίνηση

Φυσική για Μηχανικούς

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΘΑΛΑΣΣΙΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ

ΦΥΣΙΚΗ Ι. ΤΜΗΜΑ Α Ε. Στυλιάρης

ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ

ΦΥΣ Διαλ Κινηµατική και Δυναµική Κυκλικής κίνησης

3 + O. 1 + r r 0. 0r 3 cos 2 θ 1. r r0 M 0 R 4

ΦΥΣ η ΠΡΟΟΔΟΣ 5-Μάρτη-2016

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Εξέταση στη Μηχανική I 2 Σεπτεμβρίου 2010

Ενότητα 4: Κεντρικές διατηρητικές δυνάμεις

2. Στο ηλιακό στέµµα η ϑερµότητα διαδίδεται µε αγωγιµότητα και η ϱοή ϑερµικής ενέργειας (heat flux)είναι

ΣΕΜΦΕ ΕΜΠ Φυσική ΙΙΙ (Κυματική) Διαγώνισμα επί πτυχίω εξέτασης 02/06/2017 1

Ποια πρέπει να είναι η ελάχιστη ταχύτητα που θα πρέπει να έχει το τρενάκι ώστε να µη χάσει επαφή µε τη τροχιά στο υψηλότερο σηµείο της κίνησης; F N

Δυνάμεις που καθορίζουν την κίνηση των αέριων μαζών

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι. Οκτώβριος 2002 Τμήμα Πέτρου Ιωάννου και Θεοχάρη Αποστολάτου

ΦΥΕ 14 5η ΕΡΓΑΣΙΑ Παράδοση ( Οι ασκήσεις είναι βαθµολογικά ισοδύναµες) Άσκηση 1 : Aσκηση 2 :

Theory Greek (Greece) Παρακαλώ διαβάστε τις Γενικές Οδηγίες που θα βρείτε σε ξεχωριστό φάκελο πριν ξεκινήσετε να εργάζεστε στο πρόβλημα αυτό.

Φυσική για Μηχανικούς

4 Αρμονικές Ταλαντώσεις 1 γενικά 17/9/2014

GMR L = m. dx a + bx + cx. arcsin 2cx b b2 4ac. r 3. cos φ = eg. 2 = 1 c

GMm. 1 2GM ) 2 + L2 2 + R L=4.5 L=4 L=3.7 L= 1 2 =3.46 L= V (r) = L 2 /2r 2 - L 2 /r 3-1/r

όπου Μ η µάζα της Γης την οποία θεωρούµε σφαίρα οµογενή, G η παγκόσµια σταθερά της βαρύτητας και L!

Φυσική για Μηχανικούς

ΚΕΦΑΛΑΙΑ 3,4. Συστήµατα ενός Βαθµού ελευθερίας. k Για E 0, η (1) ισχύει για κάθε x. Άρα επιτρεπτή περιοχή είναι όλος ο άξονας

ΦΥΣ η ΠΡΟΟΔΟΣ 8-Μάρτη-2014

Αρµονικοί ταλαντωτές

AΝΕΜΟΓΕΝΕΙΣ ΚΥΜΑΤΙΣΜΟΙ

ΦΥΣ. 211 Τελική Εξέταση 10-Μάη-2014

ΦΥΣ η ΠΡΟΟΔΟΣ 8-Μάρτη-2014

mv V (x) = E με V (x) = mb3 ω 2

Κεφάλαιο 14 Ταλαντώσεις. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

5. ΔΙΑΤΑΡΑΧΕΣ ΤΩΝ ΚΙΝΗΣΕΩΝ ΤΗΣ ΓΗΣ

Σφαιρικά σώµατα και βαρύτητα

k 3/5 P 3/5 ρ = cp 3/5 (1) dp dr = ρg (2) P 3/5 = cgdz (3) cgz + P0 cg(z h)

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Εξέταση στη Μηχανική II 20 Σεπτεμβρίου 2010

p = p n, (2) website:

Φυσική για Μηχανικούς

1. Κίνηση Υλικού Σημείου

β. Το πλάτος της σύνθετης ταλάντωσης είναι : Α = (Α 1 ² + Α 2 ² + 2 Α 1 Α 2 συν φ) (φ = π rad) Α = (Α 1 ² + Α 2 ² + 2 Α 1 Α 2 συν π) Α = [Α 1 ² + Α 2

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: 1η ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 24/07/2014

ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 6 ΣΕΛΙΔΕΣ

Κεφάλαιο 4ο Δυναμική εξέλιξη του Ηλιακού Συστήματος

Κίνηση πλανητών Νόµοι του Kepler

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα

ΦΥΣΙΚΗ ΟΜΑΔΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ. Α5. α. Λάθος β. Λάθος γ. Σωστό δ. Λάθος ε. Σωστό

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα

O y. (t) x = 2 cos t. ax2 + bx + c b 2ax b + arcsin. a 2( a) mk.

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Εξέταση στη Μηχανική I 16 Φεβρουαρίου, 2011

Μετεωρολογία. Ενότητα 7. Δρ. Πρόδρομος Ζάνης Αναπληρωτής Καθηγητής, Τομέας Μετεωρολογίας-Κλιματολογίας, Α.Π.Θ.

Τί είδαµε και τι θα δούµε σήµερα

Μάθημα Ακουστικής. Νικόλαος Παλληκαράκης Καθ. Ιατρικής Φυσικής ΠΠ

Φυσική για Μηχανικούς

ΦΥΣ. 211 Τελική Εξέταση 10-Μάη-2014

4 Αρμονικές Ταλαντώσεις 1 γενικά 17/9/2014

ΦΥΕ14-5 η Εργασία Παράδοση

Φυσική για Μηχανικούς

ΑΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ/ ΣΤΕΦ 3/2/2016 ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β. υποθέτουμε ότι ένα σωματίδιο είναι μέσα σε ένα μεγάλο (ενεργειακή κβαντοποίηση) αλλά πεπερασμένο κουτί (φρεάτιο δυναμικού):

( ) ( ) ( )! r a. Στροφορμή στερεού. ω i. ω j. ω l. ε ijk. ω! e i. ω j ek = I il. ! ω. l = m a. = m a. r i a r j. ra 2 δ ij. I ij. ! l. l i.

1. Δύναμη. Η ιδέα της Δύναμης δίνει μία ποσοτική περιγραφή της αλληλεπίδρασης α) μεταξύ δύο σωμάτων β) μεταξύ ενός σώματος και του περιβάλλοντος του.

Φυσική για Μηχανικούς

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΚΑΙ ΕΛΕΓΧΟΣ ΠΤΗΣΗΣ 3B: ΓΡΑΜΜΙΚΟΠΟΙΗΣΗ ΕΞΙΣΩΣΕΩΝ ΚΙΝΗΣΗΣ ΑΠΟΣΥΖΕΥΓΜΕΝΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ

Ταλαντώσεις. q Μια διαφορετική εφαρμογή του φορμαλισμού Lagrange

papost/

Σύνθεση ή σύζευξη ταλαντώσεων;

Ταλαντώσεις Αρμονική κίνηση, θέση

Χάρης Βάρβογλης Τμήμα Φυσικής Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης

Κλασική Ηλεκτροδυναμική Ι

Θεωρητική μηχανική ΙΙ

( ) Απειροστές περιστροφές και γωνιακή ταχύτητα ( ) = d! r dt = d! u P. = ω! r

ΑΡΧΗ 1ης ΣΕΛΙΔΑΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΤΑΞΗ : Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΕΡΙΟΔΟΥ : OKTΩΒΡΙΟΣ 2017 ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ : 7

Μετεωρολογία. Ενότητα 7. Δρ. Πρόδρομος Ζάνης Αναπληρωτής Καθηγητής, Τομέας Μετεωρολογίας-Κλιματολογίας, Α.Π.Θ.

Εξαναγκασμένη Ταλάντωση. Αρμονική Φόρτιση

ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι - ΙΟΥΝΙΟΣ Θέματα και Λύσεις. Ox υπό την επίδραση του δυναμικού. x 01

ΨΗΦΙΑΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΒΟΗΘΗΜΑ «ΦΥΣΙΚΗ ΟΜΑΔΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ» 5 o ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΑΠΡΙΛΙΟΣ 2017: ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2017 ΛΥΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΧΑΛΑΝΤΖΟΥΚΑ ΦΩΤΕΙΝΗ

Φυσική για Μηχανικούς

ΚΡΙΤΗΡΙΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΦΥΣ η ΠΡΟΟΔΟΣ 7-Μάρτη-2015

1 f. d F D x m a D x m D x dt. 2 t. Όλες οι αποδείξεις στην Φυσική Κατεύθυνσης Γ Λυκείου. Αποδείξεις. d t dt dt dt. 1. Απόδειξη της σχέσης.

Α. Ροπή δύναµης ως προς άξονα περιστροφής

1. ΒΟΛΗ Προσομοιώνεται η κίνηση ενός σώματος κοντά στην επιφάνεια της Γης. Η αρχική θέση και ταχύτητά του επιλέγονται από το χρήστη.

ΑΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ/ ΣΤΕΦ 16/2/2012 ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ A ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ Ι

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Δ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΕΥΤΕΡΑ 9 ΙΟΥΝΙΟΥ 2003 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗ

Κίνηση πλανητών Νόµοι του Kepler

Τηλ./Fax: , Τηλ: Λεωφόρος Μαραθώνος &Χρυσοστόµου Σµύρνης 3, 1

Transcript:

Διαταραχές Τροχιάς (2) Μάθημα 6 ο Βαρυτικές διαταραχές δυναμικό πεπλατυσμένου σώματος Επίδραση τρίτου σώματος (α) γραμμική αέναη κίνηση (β) κίνηση σε συντονισμό Μη βαρυτικές διαταραχές Μεταβολές του μεγάλου ημιάξονα της τροχιάς (α) αεροδυναμική τριβή (β) φαινόμενο Yarkovsky (γ) επίδραση παλιρροιών

Συντηρητικές διαταραχές εξίσωση κίνησης (σε διανυσματική μορφή) όπου R η παρελκτική συνάρτηση (disturbing function) εξισώσεις μεταβολής των στοιχείων της τροχιάς (εξ. Lagrange)

Πλάτυνση του κεντρικού σώματος Δ.Ε. Κίνησης: U = μ r, R = μ J R 2 ( 2 0 2 a 3 a r )3 (3sin 2 φ 1) Όπου φ = γεωγραφικό πλάτος sin(φ) = sin(i) sin(ω+ν) (a /r) 3 =( 1+e cos ν)3 1 e 2, (a /r) 3 = 1 T 0 T (a/r) 3 d t με r 2 dν dt = h dt = r2 dν h Υπολογίζω τη μέση τιμή της R ανά περίοδο R = μ J R 2 ( 2 0 2 a 3 1 3 2 sin2 i) (1 e2 ) ( 3/ 2) όπου R Ω = R ω = R λ =0 ȧ = ė = i = 0

Επίδραση τρίτου σώματος O m i r i = R i R r j = R j R r i = (U i +R i ) M ψ r i G(M+m U i = i ) r i r j m j R i = G m j r j r i Gm j r i r j r j 3 m i m j M R = G M m i r i r i 3 +G M m j R i = G M m i r i r i 3 +G m i m j R j = G M m j r j r j 3 +G m i m j r j 3 r j (r j r i ) 3 r ij (r i r j ) 3 r ij Ανάπτυγμα σε σειρά Taylor-Fourier: R = Gm j kl Ορίζω: λ = Ω+ω+Μ ω = Ω+ω S (a,a ',e,e ', I, I ') cos φ φ = k 1 λ+k 2 λ '+k 3 ω+k 4 ω'+k 5 Ω+k 6 Ω '

(α) Γραμμική θεωρία αέναης κίνησης Από το ανάπτυγμα Fourier κρατάμε μόνο τους σημαντικότερους όρους ως προς e i,e j και μόνο αν η μέση τιμή ανά περίοδο είναι μη μηδενική: R = 1 2 π (2 π ) 2 0 R d λ1 d λ 2 όλοι οι όροι cos που περιέχουν τα λ i 0 R i = G m i M na 2 i [ A i1 e 2 i + A i2 e 1 e 2 cos(ω 1 ω 2 ) + Β i1 Ι 2 i + Β i2 Ι 1 Ι 2 cos(ω 1 Ω 2 )] Θ. Laplace-Lagrange: R λ i =0 a i =σταθ Οι εξισώσεις Lagrange απλοποιούνται (αφού a=σταθ) και δίνουν ένα γραμμικό σύστημα Δ.Ε για τα e,i,ω,ω: Σύνθεση απλών αρμονικών ταλαντώσεων με πολύ χαμηλές συχνότητες!!! Οι τροχιές των πλανητών είναι ευσταθείς και απλά υφίστανται μικρές ταλαντώσεις

(β) Κίνηση σε συντονισμό Από το ανάπτυγμα Fourier κρατάμε μόνο τους σημαντικότερους όρους που αντιστοιχούν σε φ για το οποίο ισχύει η συνθήκη συντονισμού φ = k 1 λ+k 2 λ '+k 3 ω+k 4 ω' +k 5 Ω+k 6 Ω ' φ k 1 λ 1 + k 2 λ 2 = k 1 n 1 + k 2 n 2 =0 a 1 /a 2 = ( k 1 / k 2 ) (2/3) π.χ. k 1 =1, k 2 =-2 συντονισμός 1:2! με α 1 /α 2 = 0.623 ( ή 3.23 AU) Μόνο ένας όρος από την R! de dt R = C (a) e cos(λ 1 2 λ 2 +ω) da dt 2na 2 e sin φ a n sin φ da de = 2 a e e2 = e 0 2 ln(a/a 0 ) Οι εξισώσεις Lagrange δίνουν λύση τύπου εκκρεμούς για τα (a,φ)

H πρώτη εξίσωση του Lagrange είναι: da dt = 2 n a R λ και χρησιμοποιώντας τον 3ο νόμο του Kepler, παίρνουμε: dn dt = 3 n2 a R λ αλλά φ n φ ṅ οπότε φ + β 2 (e) sin φ = 0 Μη γραμμικές (αλλά επιλύσιμες) ταλαντώσεις των n a e φ φ

Συμπέρασμα: Ο μεγάλος ημιάξονας της τροχιάς, a, παραμένει κατά μέσον όρο σταθερός αγνοώντας μη γραμμικά φαινόμενα (χάος) Ο όρος πλάτυνσης (J 2 ) δεν αλλάζει τη μέση τιμή του a Εκτός συντονισμών (3-body) έχουμε μικρού πλάτους, ανεξάρτητες ταλαντώσεις, χωρίς να αλλάζει η μέση τιμή του a Σε συντονισμό (3-body) έχουμε μεγάλου πλάτους, συζευγμένες ταλαντώσεις αλλά με σταθερή τη μέση τιμή του a οι βαρυτικές διαταραχές διατηρούν τη μέση τιμή του a αφού διατηρούν την ενέργεια του συστήματος

Μη βαρυτικές διαταραχές (α) Αεροδυναμική τριβή: Η δύναμη τριβής με τα μόρια της ατμόσφαιρας, πυκνότητας ρ, είναι: F T = 1 2 ρ r 2 C T S όπου 0<C Τ <2 ο συντελεστής αεροδυναμικής τριβής του σώματος, S η κάθετη διατομή του δορυφόρου και m γ T =F T /m s s η μάζα του: Υπολογίζοντας το γινόμενο: ṙ γ Τ = ρ ṙ 3 C T S 2 m s η εξίσωση του Gauss (για το a) δίνει: da dt = ρ μ a C T S m s υποθέτοντας κυκλικές τροχιές, δηλ. ṙ = v = μ a

(β) φαινόμενο Yarkovsky: Η περιστροφή του σώματος και η πεπερασμένη θερμική αγωγιμότητά του ασυμμετρία των μεγίστων απορρόφησης και εκπομπής εφαπτομενική συνιστώσα της δύναμης επαναφοράς σε πρώτη προσέγγιση... Μεταβολή του μεγάλου ημιάξονα της τροχιάς: <da Y /dt> ~ 2.7 x 10-3 / D(km), [ AU / My ]

(γ) επίδραση παλιρροιών: Ύψος της παλίρροιας (ισορροπία): Στην πραγματικότητα, το παλιρροϊκό εξόγκωμα δεν βρίσκεται στη διεύθυνση M m! [ n <> 2π/Τ ταλαντώσεις + τριβή διαφορά φάσης, φ ] Αν n > 2π/Τ φ<0 n < 2π/Τ φ>0 (π.χ. Γη-Σελήνη) Η μάζα του εξογκώματος ασκεί ροπή στο σύστημα των δύο σώματων!

Το έργο ανύψωσης του εξογκώματος είναι: ενώ το έργο της παλίρροιας είναι: Και ο παράγοντας κατανάλωσης ενέργειας, Q, δίνει το φ: Σε μία περίοδο, Τ, ο ρυθμός μεταβολής της τροχιακής ενέργειας του δορυφόρου είναι ~ ΔΕ/Τ, απ' όπου παίρνουμε: Η γωνιακή ταχύτητα περιστροφής του πλανήτη μεταβάλλεται επίσης L = r F = I Ω+ M m M +m d (n a 2 ) dt Ω m Q( R )3 n 2 M a