المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11580 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر

نطاق الراحة الاجتماعية الخاص بك
14-8-2020
نظرية الحالة الثابتة
2023-08-08
سهيل بن عمرو بن أبي عمرو الأنصاري.
23-11-2017
سمات المدن
26-9-2019
المعالجـة المحاسبيـة لغرامة التـأخيـر في شـركـة التـضامـن
2024-05-27
خليفة بن علي.
20-7-2016

Keplers Laws  
  
2083   07:06 مساءاً   date: 29-12-2016
Author : Professor John W. Norbury
Book or Source : ELEMENTARY MECHANICS & THERMODYNAMICS
Page and Part : p 170

Kepler's Laws

Let's now use Newton's law of gravitation to prove some of Kepler's laws of planetary motion. Kepler's first law is that the planets move in elliptical orbits with the Sun at one focus. This is somewhat difficult to prove and we will leave it to a more advanced physics course. A picture is shown in Figure 1.1 with the Sun at the focus of an ellipse.

      

FIGURE 1.1 Planets sweep out equal areas in equal times.

Kepler's second law states that the line joining a planet to the Sun sweeps out equal areas in equal times. This is shown in Fig. 1.1. In the upper part of the figure there are two shaded regions with the same area. The planet takes the same time Δt to sweep out this area. Thus the planets move quickly when close to the Sun and move slowly when farther away.

Example Prove that Kepler's second law can be derived from Newton's law of universal gravitation.

Solution Figure 1.2 shows the radius vector  and the displacement  dt for the planet of mass m.

  

FIGURE 1.2 Area swept out by planet.

The shaded portion is the area swept out and has the shape of a triangle of area

The rate of change of area is

where l is the angular momentum of the planet. But angular momentum is constant, therefore

meaning that equal areas are swept out in equal times!

Kepler's third law is that the period squared is proportional to the average distance cubed (T2  r3) for a planetary orbit. This is difficult to prove for elliptical orbits, which is done in a more advanced physics course. We will prove it for a circular orbit only. Actually the essenticity of the elliptical orbits are typically very small. In other words the elliptical orbits are very close to circular orbits with the Sun at the center. We shall prove Kepler's other two laws with the assumption that the orbits are circles. Thus we immediately know that the right hand side of F = ma is  because all uniform circular motion has the centripetal acceleration given by .

Example Prove that Kepler's third law can be derived from Newton's law of universal gravitation. (Assume circular orbits only)

Solution             F = ma

gives

Now the period T is the time to complete one orbit. Thus

or

giving

or

Example The distance between Earth and the Sun is about 93 million miles and can easily be determined using parallax and trigonometry. How can the mass of the Sun be subsequently determined?

Solution Kepler's law is  giving

Now r = 93,000,000 miles = 150,000,000 km and the period of Earth is 1 year or

     T = 365 × 24 × 60 × 60 sec

Thus the mass of the Sun is

Notice that the mass of Earth did not enter. Thus if we observe two bodies in orbit and know the distance between them we can get the mass of the other body. this is how astronomers determine the mass of double star systems. (More than half of the stars in the sky are actually double stars.)




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.