面積速度定理

面積速度定理

矢量積 rXmv 方向不變,即矢徑 r 和速度 v 位於以固定平面,因此,質點在有心力作用下運動的軌跡是平面曲線。有 rXmv=rXmdr/dt=恆矢量,可得 rXdr/dt=恆量。由圖可見, rXdr 為圖中陰影三角形面積 dA 的兩倍,因而有 dA/dt=常量, A 是質點矢徑掃過的面積。 質點在有心力作用下其面積速度守恆。這就是面積速度定理。

簡介

中心力亦稱有心力活輳力,一種特殊的力。運動質點所受力點作用線總是通過一個稱為力心點固定點,這種力就稱為中心力。

該質點對力心動量矩守恆,運動軌跡和力心在同一平面,質點向徑所掃面積對時間的變化率——面積速度為常量,稱此為面積速度定理。

套用

若以力心 O 為極點,則極坐標表示的質點軌跡方程為

面積速度定理 面積速度定理

式中 m 為質點點質量,c 為面積速度點 2 倍,Fr 為力點徑向投影,稱這公式為比耐公式,可由力確定軌跡或由軌跡確定力,這在天體力學中有很多套用。

由面積速度定理可知,當人造衛星繞地球運動時,離地心近時速度大,離地心遠時速度小。

面積速度定理可以定量的解釋為什麼星星繞恆心轉動的時,單位時間內掃過的面積相等的問題。

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