Sto cercando di usare la seconda legge di Keplero per trovare la durata dellorbita di Venere. Sto assumendo orbite circolari (usando Terra e Venere, quindi bassa eccentricità). Ecco il mio processo:
supponendo che il raggio dellorbita terrestre sia 150 milioni di km, larea di scansione in un giorno sarà $ \ frac {1} {365.25} \ times \ pi \ times 150 ^ 2 \ approx 194 \ text {milioni di km} ^ 2 $ .
Venere deve esplorare la stessa area nello stesso tempo. Supponendo un orbitale raggio di 108 milioni di km per Venere e utilizzando $ A = \ frac {\ theta} {360} \ pi r ^ 2 $ , possiamo trovare langolo centrale per il settore spazzato, ovvero langolo percorso in un giorno della Terra:
$ 194 = \ frac {\ theta} {360} \ pi \ times108 ^ 2 \ implica \ theta = 1,90 ^ {\ circ} $ per giorno della Terra.
Quindi il periodo orbitale dovrebbe essere $ \ frac {360} {1,90 } \ approx 189 $ giorni terrestri.
Ovviamente, il periodo orbitale di Venere è $ 224,7 $ giorni terrestri. La differenza tra 189 e 224,7 sembra essere ben oltre lerrore introdotto dalla mia ipotesi di orbite circolari.
Cosa sto facendo di sbagliato?
So che forse questo è un modo tortuoso per eseguire questo calcolo. Il mio obiettivo è scrivere un esercizio di matematica che utilizzi larea dei settori in modo significativo.
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Leggi di Keplero afferma che un pianeta percorre aree uguali in tempi uguali mentre si muove nella sua orbita ellittica. Non afferma che pianeti diversi spazzeranno la stessa area.
La legge delle “aree uguali” può essere derivata dalla “conservazione del momento angolare”. Infatti dA / dt = L / (2m) (dove A è larea, L è il momento angolare ed m è la massa (ridotta)).
Diversi pianeti spazzeranno via diverse aree. Per calcolare il periodo hai utilizzato la terza legge di Keplero: $ T ^ 2 = ka ^ 3 $ (T = periodo orbitale, a = semiasse maggiore). Se , per comodità prendi AU e T in anni terrestri, quindi la costante $ k = 1 $ .
Per Venere, a = 0,72 . so $ T = \ sqrt {0.72 ^ 3} = 0.61 $ o circa 223 giorni.
Hyperphysics ha una sezione su Leggi di Keplero
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per mostrare tutto il lavoro e porre una domanda molto chiara!