[B.8]  ケプラーの第3法則の検証
[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.
[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
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
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.
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.)
前問で得 た tp2 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.
[ B.8 ] の終