Одним из основных понятий механики является понятие материальной точки, что означает тело, обладающее массой, размерами которого можно пренебречь при рассмотрении его движения. Движение материальной точки - простейшая задача механики, которая позволит рассмотреть более сложные типы движений.Уравнение относительного движения материальной точки в гравитационном поле Земли
Получим уравнение, которое описывает относительное движение материальной точки в гравитационном поле Земли с учетом ее вращения. Движущуюся систему отсчета свяжем с вращающейся Землей, расположив начало системы координат в ее центре. Земля вращается практически равномерно, следовательно, слагаемое
для силы, связанной с относительным движением, равно нулю. Внешняя сила, действующая на материальную точку, равна:
, (9.14)
где
- сила гравитационного притяжения Земли;
- равнодействующая сил гравитационного притяжения Солнца, Луны, планет, звезд и прочих тел;
- геометрическая сумма всех остальных сил, действующих на точку. Перепишем полученное ранее выражение для силы, связанной с относительным движением:
. (9.15)
В данном рассмотрении
- проекция радиуса
Земли на направление, перпендикулярное ее оси вращения. Основной вклад в
вносят гравитационные поля Солнца и Луны, так как размеры Земли много меньше расстояний Земли до Солнца и Луны. Таким образом, гравитационные поля Солнца и Луны можно считать однородными. В однородных гравитационных полях всем телам сообщается одно и то же ускорение (обобщенный закон Галилея), т.е. материальная точка имеет то же ускорение
, что и центр Земли. Имеем:
. (9.16)
Получено, что силы гравитационного притяжения Солнца и Луны выпадают из относительного движения. Они полностью компенсируются поступательными силами инерции, возникающими из-за ускорения, сообщаемого Земле этими полями. Сила
гравитационного притяжения Земли, а с ней и векторная сумма
вследствие того же закона Галилея пропорциональна массе материальной точки. Целесообразно рассмотреть эту сумму как единую величину, а именно:
. (9.17)
Тогда уравнение относительного движения материальной точки в гравитационном поле Земли имеет вид:
. (9.18)
| Законы Кеплера |