Гравитационная энергия: различия между версиями

[непроверенная версия][непроверенная версия]
Содержимое удалено Содержимое добавлено
Нет описания правки
Нет описания правки
Строка 18:
Тогда:
: <math>E_g = const - G {M m\over x}</math>,
Константа в этом выражении может быть выбрана произвольно. Из соображений удобства её обычно выбирают равной нулю, чтобы при x, стремящемуся к бесконечности, <math>E_g</math> стремилось к нулю. Таким образом получается приведенная в начале статьи формула для гравитационной энергии. Однако, такое граничное условие трудно совместить с <<требованием постоянства потенциальной и кинетической энергий тела, движущегося под действием гравитационных сил. Это требование впервые сформулировал Герман Гельмгольц [[Закон сохранения энергии|принципом Гельмгольца]]>>,. которыйОно изложенявилось впо подразделесуществу "ГерманЗаконом Гельмгольцсохранения механической энергии. Мы его здесь будем называть <big>"принципом ИсторииГельмгольца открытиядля гравитационного поля"</big>. Поэтому, интересноИнтересно получить формулу для гравитационной энергии, используя другиедругое граничныеграничное условияусловие, не противоречущее <big>принципу Гельгольца</big>.
Постоянную можно определить из условиия на поверхности тела с массой М. Представим x как:
: <math>\ x = R + h </math>,
Строка 27:
а выражение для гравитационной энергии приобретает вид:
: <math>E_g = G {M m\over R}(2 - {R\over R+h}) </math>,
С учётом <<[[Закон сохранения энергии-История открытия-Герман Гельмгольц|big>принципа Гельмгольца]]></big> для нашего простого слуая можно считать справедливым следующее выражение:
: <math>\frac{dE_g}{dx} = -\frac{dE_k}{dx} = F_g</math>
Где <math>\ E_k </math> - кинетическая[[Кинетическая энергия|кинетическая энергии]], тела с массой m. Если считать, что кинетическая[[Кинетическая энергия|кинетическая энергя]], стремится к нулю при h стремящемуся к бесконечности, то
: <math>\ E_k = G {M m\over x}</math>,
Суммарная (кинетическая плюс гравитационная) энергия получается постоянной и равной:
Строка 40:
Если h намного меньше R, то получается известная формула:
: <math>E_p = mgh </math>,
Т.о. <<[[Законbig> сохранения энергии-История открытия-Герман Гельмгольц|принципа Гельмгольца]]></big> можно сформулировать следующим образом:
При гравитационном взаимодействии двух тел массой M и m сумарная (кинетическая плюс гравитационная) энергия получается постоянной и равной:
: <math>\ E_s = 2G {M m\over R}</math>,
При h стремящемуся к бесконечности кинетическая энергия стремится к нулю, а гравитационная к суммарной энергии. А при h стремящемуся к нулю значение кинетической энергии стремится к значению гравитационной:
: <math>\ E_k = E_g = G {M m\over R}</math>,
ТакимОтсюда, образомв частности, следует что [[Вторая космическая скорость]] v определяется как максимальная скорость, которую может достичь тело массой m при приближении под действием гравитационных сил к телу массой M.
: <math>\ E_k = G {M m\over R} = {m v^2\over 2} </math>,