[B.8] ケプラーの第3法則の検証
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[B.1],[B.2],[B.3],[B.4],[B.5] の動画において,水平方向へ打ち上げた5つの
場合の1周期後の画像を下に示す.いずれも楕円軌道(円軌道を含む)の人工衛星になっている.これらに対して
ケプラーの第3法則が成り立っていることを検証してみよう.
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[B.1] 打ち上げの速さ 2π×1.000 |
[B.2] 打ち上げの速さ 2π×1.170 |
[B.3] 打ち上げの速さ 2π×1.233 |
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遠地点のx座標 xen=-1.000 |
遠地点のx座標 xen=-2.169 |
遠地点のx座標 xen=-3.169 |
[B.4] 打ち上げの速さ 2π×1.288 |
[B.5] 打ち上げの速さ 2π×1.336 |
長半径 a の説明 |
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遠地点のx座標 xen=-4.864 |
遠地点のx座標 xen=-8.298 |
長半径 a = ( 1+|xen| )/2 |
上図に示されたシミュレーションのデータを用いて,下の表の空欄を埋めよ.
データの数値はこのシミュレーションプログラムでの単位を使った数値であり,空欄はそれらの数値を
有効数字4桁で記入せよ.
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以上の結果から,周期の2乗 tp2 と
長半径の3乗 a3 の間に成り立つ関係式を導け.
(数値は”実験誤差”を含むことに注意せよ.)
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前問で得
た tp2 と a3 の関係式
を,通常の単位の周期 Tp [s] と長半径 A [m] の間の関係式に書き直せ.
ヒント: [A.2] このプログラムで用いる「長さ」と「時間」の単位の項をみよ.この解説の中の
式 (2) から a = A/Re を ,
式 (4) から tp = Tp/T1 を得る.これらを前問で得た関係式に代入
せよ.ここで,Re [m] は地球の半径,T1 [s] は第1宇宙速度で打ち上げた人工衛星の周期で
あり,式 (5) で与えられる.
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[ B.8 ] の終
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