A korlátozott síkbeli háromtestprobléma

Slides:



Advertisements
Hasonló előadás
II. Fejezet A testek mozgása
Advertisements

11. évfolyam Rezgések és hullámok
A testek mozgása.
Mozgások I Newton - törvényei
Az anyagi pont dinamikája A merev testek mechanikája
Mi a káosz? Egyszerű rendszerek bonyolult viselkedése.
I S A A C N E W T O N.
Az általános tömegvonzás törvénye és Kepler törvényei
Dr. Angyal István Hidrodinamika Rendszerek T.
Mozgások Emlékeztető Ha a mozgás egyenes vonalú egyenletes, akkor a  F = 0 v = állandó a = 0 A mozgó test megtartja mozgásállapotát,
Newton mechanikája gravitációs elmélete
Newton törvényei.
Az Euler-egyenlet és a Bernoulli-egyenlet
2. Előadás Az anyagi pont dinamikája
Pontrendszerek mechanikája
Gravitációs erő (tömegvonzás)
Matematika III. előadások MINB083, MILB083
Mérnöki Fizika II előadás
Fizika 2. Mozgások Mozgások.
A tömeg.
Összefoglalás Dinamika.
Légköri dinamika A légkörre ható erők - A centrifugális erő
I. Törvények.
A test mozgási energiája
Fm, vekt, int, der Kr, mozg, seb, gyors Ütközések vizsgálata, tömeg, imp. imp. megm vált ok másik test, kh Erő F=ma erő, ellenerő erőtörvények több kh:
11. évfolyam Rezgések és hullámok
A Galilei-transzformáció és a Galileiféle relativitási elv
Az erő.
Mechanika KINEMATIKA: Mozgások leírása DINAMIKA: a mozgás oka erőhatás
Takács B: Korszerű adatnyerési eljárások III. – Kataszteri szakmérnöki képzés BME Általános- és Felsőgeodézia Tanszék Kataszteri szakmérnöki képzés Korszerű.
Mechanika KINEMATIKA: Mozgások leírása DINAMIKA: a mozgás oka erőhatás
5. előadás A merev testek mechanikája – III.
Pozsgay Balázs IV. évfolyamos fizikus hallgató
III. Kontaktusok tulajdonságai és számítógépes modellezés 4. előadás: Hertz-kontaktus; ütközés Budapest, szeptember 28.
Kör és forgó mozgás.
Az erőtörvények Koncsor Klaudia 9.a.
Föld körüli keringés fizikája
Erőtörvények Tóth Klaudia 9/b..
Készítette: Juhász Lajos 9.c
Legfontosabb erő-fajták
A tehetetlenség törvénye. A tömeg.
A dinamika alapjai - Összefoglalás
Egyenes vonalú mozgások
A forgómozgás és a haladó mozgás dinamikája
Pontszerű test – kiterjedt test
N-Body probléma Két test közötti gravitációs erő m_i, m_j : tömeg r_ij : az i testből a j testbe mutató vektor G : gravitációs állandó Eredő erő: a túlzott.
Készült a HEFOP P /1.0 projekt keretében
A mozgás egy E irányú egyenletesen gyorsuló mozgás és a B-re merőleges síkban lezajló ciklois mozgás szuperpoziciója. Ennek igazolására először a nagyobb.
Albert Einstein   Horsik Gabriella 9.a.
Newton gravitációs törvényének és Coulomb törvényének az összehasonlítása. Sípos Dániel 11.C 2009.
A legismertebb erőfajták
A MECHANIKA MEGMARADÁSI TÖRVÉNYEI
Erőhatás, erő -Az erő fogalma-.
A tömeg (m) A tömeg fogalma A tömeg fogalma:
Különféle mozgások dinamikai feltétele
Ütközések Ugyanazt a két testet többször ütköztetve megfigyelhető, hogy a következő összefüggés mindig teljesül: Például a 2-szer akkora tömegű test sebessége.
Lendület, lendületmegmaradás
A NEHÉZSÉGI ÉS A NEWTON-FÉLE GRAVITÁCIÓS ERŐTÖRVÉNY
Különféle erőhatások és erőtörvények
Ütközések Ugyanazt a két testet többször ütköztetve megfigyelhető, hogy a következő összefüggés mindig teljesül: Például a 2-szer akkora tömegű test sebességváltozásának.
DINAMIKA (ERŐTAN) Készítette: Porkoláb Tamás. A TESTEK TEHETETLENSÉGE Miben mutatkozik meg? -Nehéz mozgásba hozni, megállítani a testeket – „ellenállnak”
A BOLYGÓMOZGÁS LEÍRÁSA KINEMATIKAI LEÍRÁS: KEPLER TÖRVÉNYEK Csillagászati megfigyelések ( Kopernikusz, Tycho-Brahe) Kepler I. Minden bolygó olyan ellipszispályán.
Newton II. törvényének alkalmazása F=m*a
Balthazár Zsolt Apor Vilmos Katolikus Főiskola
Az Euler-egyenlet és a Bernoulli-egyenlet
11. évfolyam Rezgések és hullámok
Sajátos Centrális Konfigurációk
Egyetemes tömegvonzás, körmozgás, feladatok 9. osztály
A tehetetlenség törvénye. A tömeg.
Dinamika alapegyenlete
Előadás másolata:

A korlátozott síkbeli háromtestprobléma

Newton II. axiómája A test mozgásmennyiségének megváltozása arányos a rá ható erővel, és annak az egyenes vonalnak az irányában megy végbe, amelyben az erő hat. Ha a tömeg állandó az egyenlet F = ma –ra egyszerűsödik.

A mozgásegyenlet megoldása Néhány egyszerű erőtörvény esetében a mozgásegyenlet analitikusan is megoldható Általában csak numerikusan Ha ismerjük az erőtörvényt, egy adott helyen és pillanatban kiszámítható a gyorsulás Ha a testnek gyorsulása van, akkor egy kis idő múlva megváltozik a sebessége Ha test mozog, egy kis idő múlva máshol lesz. Az új helyet és időpontot visszaírva az erőtörvénybe a mozgás nyomon követhető Numerikus módszerek pl.: Euler, leapfrogging (Feynman), Runge-Kutta

Newton általános tömegvonzási törvénye Nem lineáris

A kéttest probléma Határozzuk meg két, tömegpontnak tekinthető test mozgását, ha rájuk csak a Newton-féle kölcsönös gravitációs vonzóerő hat! A feladat megoldható (centrális erőtér => síkmozgás, megmaradó mennyiségek: energia és impulzusnyomaték)

A háromtest probléma Határozzuk meg három, tömegpontnak tekinthető test mozgását, ha rájuk csak a Newton-féle kölcsönös gravitációs vonzóerő hat! (A több mint két évszázados kutató munka ellenére a lehetséges megoldások összességét ma sem ismerjük.)

A korlátozott síkbeli háromtest probléma Határozzuk meg három, tömegpontnak tekinthető test mozgását, ha rájuk csak a Newton-féle kölcsönös gravitációs vonzóerő hat, az alábbi korlátozó feltételek mellett: Két test körpályán kering a közös tömegközéppont körül. A harmadik test az előző kettő keringési síkjában mozog tömege olyan kicsi, hogy az semmilyen hatást nem fejt ki a másik két testre

Elrendezés és jelölések Együtt forgó vonatkoztatási rendszer

Dimenziótlanítás* után Marad egy paraméter: * ld. pl. Tél Tamás - Guiz Márton: Kaotikus dinamika, Nemzeti Tankönyvkiadó Rt., Budapest, 2002., 285.-289. o.

A forgó rendszer potenciáltere = 0,2

Lagrange-pontok L1, L2 és L3 instabil (nyeregpontok), L4 és L5 stabil (egyenlő szárú háromszögek csúcspontjai)

A potenciálteret kirajzoló Matlab kód % % Két, egymás körül körpályán mozgó tömeg közös potenciálja együtt forgó vonatkoztatási rendszerben [x,y]=meshgrid(-2:0.01:2); mu2 = 0.2; % a kisebbik tömeg mu1 = 1 - mu2; s1 = sqrt((x + mu2).*(x + mu2) + y.*y); % a vonzócentrumoktól s2 = sqrt((x - mu1).*(x - mu1) + y.*y); % való távolságok for i=1:401 % a zéróval való osztás elkerülése for j=1:401 if s1(i,j)<0.01 s1(i,j)=0.01; end; if s2(i,j)<0.01 s2(i,j)=0.01; end z=-mu1./s1-mu2./s2-(x.*x+y.*y)/2-mu1.*mu2/2; % a potenciál értéke for i=1:401 % a szintvonalak sûrûségének beállítása if z(i,j) < -3 z(i,j) = -3; surfc(x,y,z),xlabel('x'),ylabel('y'),zlabel('z'); shading flat

Futtatási eredmények Rendszer: Nap – Jupiter ( = 0,001) Az L1 pont energiája E1 = -1,5198 Kaotikus tartományok jelennek meg, ha -1.55 < E < E1, ahol E a próbatest összenergiája A következő futtatási eredmények az E = -1,525 értékre vonatkoznak

#1: (x;y)=(0.2;0), (vx;vy) = (0;2.633211) A kiszámított pontok száma: 2000x100 Összenergia a számolás végén: -1,52422

#2: (x;y)=(0.3;0), (vx;vy) = (0;1. 918786075) A kiszámított pontok száma: 2000x100 Összenergia a számolás végén: -1,52486

#3: (x;y)=(0.4;0), (vx;vy) = (0;1. 44806) A kiszámított pontok száma: 2000x100 Összenergia a számolás végén: -1,52499

#4: (x;y)=(0.5;0), (vx;vy) = (0;1. 092264) A kiszámított pontok száma: 2000x50 Összenergia a számolás végén: -1,52499

#5: (x;y)=(0.6;0), (vx;vy) = (0;0. 800299944) A kiszámított pontok száma: 2000x200 Összenergia a számolás végén: -1, 52471

#6: (x;y)=(0.7;0), (vx;vy) = (0;0. 545802162) A kiszámított pontok száma: 2000x100 Összenergia a számolás végén: -1,52500

#7: (x;y)=(0.8;0), (vx;vy) = (0;0.30893365) A kiszámított pontok száma: 2000x100 Összenergia a számolás végén: - 1,52500

#8: (x;y)=(0.85;0), (vx;vy) = (0;0. 186386695) A kiszámított pontok száma: 2000x100 Összenergia a számolás végén: - 1,52500

A futtatások összesítése

Néhány érdekes pályagörbe - 1 (x;y)=(0.499;0), (vx;vy) = (0;1.3) Összenergia= -1,28000

Néhány érdekes pályagörbe - 2 (x;y)=(0.499;0), (vx;vy) = (1.4; 0.7) Összenergia= -0.90000

Néhány érdekes pályagörbe - 3 (x;y)=(0.499;0), (vx;vy) = (0.2; 0.96) Összenergia= -1.64420

Néhány érdekes pályagörbe - 4 (x;y)=(0.499;0), (vx;vy) = (0;1.16) Összenergia= -1.45220

Néhány érdekes pályagörbe - 5 (x;y)=(0.499;0.8), (vx;vy) = (0; 0.2008) Összenergia= -1.48484