在另一个物体m的引力场中,一个物体m可以在一个有界(轨道)或非有界(轨道)上运动。有界和无界轨迹可以用圆锥曲线来描述,并利用能量守恒的概念来计算。

圆锥部分

在物理学中,一个物体在万有引力作用下所能走的路径被称为圆锥曲线。在数学中,这些曲线是通过从圆锥上取不同角度的切片得到的。这些形状是圆,椭圆,抛物线和双曲线。圆和椭圆是结合轨道(就像行星围绕着太阳),而抛物线和双曲线是未绑定(就像弹弓轨道上的火箭飞船)。

透明圆锥的四个圆锥截面的图像。第一部分是一个水平放置的橙色圆圈,略高于圆锥体的顶端。第二部分,椭圆,放置在圆的下面。第三抛物线部分在圆锥的底部有一个基座,在圆锥的一个壁面上有一个最高点。最后的部分,双曲线,类似地被放置为抛物线,但取一个较小的部分,更接近圆锥的底部边缘。

图1:四种不同的二次曲线的图解。

计算有界和无界轨迹

为了确定一个质量为m的物体是遵循有界轨道还是无界轨道,应用能量守恒,计算出物体在质量为m的引力场中的动能和引力势能是很有用的。

E动能> E潜在的:物体m有足够的能量来逃离物体m的引力,并沿着一个不受束缚的轨道,向无限远处逃逸。

E动能< E潜在的物体“m”的速度太小,无法逃脱物体“m”的引力,因此被困在物体“m”周围自由落体。

动能E动能重力势能E潜在的质量为m的物体在引力场中,可以用方程来描述逃逸速度理论的页面。

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