Les lleis de Kepler

prev.gif (997 bytes)home.gif (1232 bytes)next.gif (1211 bytes)

Dinàmica celest

marca.gif (847 bytes)Lleis de Kepler
El descobriment de
la llei de la gravitació
Força central
i conservativa
Equació de la trajectòria
Moviment dels
cossos celests
Encontres espacials
Òrbita de transferència
Encontre d'una sonda
espacial amb Júpiter
Òrbites de la mateixa
energia
Trajectòria d'un
projectil
Moviment relatiu
Caiguda d'un satèl·lit en
òrbita cap a la Terra
Els anells d'un planeta
Moviment sota una
força central i una
pertorbació
Primera llei

java.gif (886 bytes) Segona llei

java.gif (886 bytes) Tercera llei

 

Les lleis de Kepler descriuen la cinemàtica del moviment dels planetes al voltant del Sol.

 

Primera llei

 Els planetes descriuen òrbites el·líptiques, i el Sol està en un dels seus focus.

Una el·lipse és una figura geomètrica que té les característiques següents:

  • Semieix major a
  • Semieix menor b
  • Semidistància focal c
  • La relació entre els semieixos és a2 = b2+ c2
  • L'excentricitat es defineix com el quocient e = c/a
  • r1 és la distància més propera al focus (quan q = 0) i r2 és la distància més allunyada del focus (quan q = p). Veiem en la figura que r2+ r1 = 2a, i que r2 - r1= 2c.

 

Segona llei 

El vector de posició de qualsevol planeta respecte del Sol agrana àrees iguals de l'el·lipse en temps iguals.

La llei de les àrees és equivalent a la constància del moment angular, és a dir, quan el planeta està més allunyat del Sol (afeli) la seua velocitat és menor que quan està més a prop del Sol (periheli). En l'afeli i en el periheli el moment angular L és el producte de la massa del planeta per la seua velocitat i per la seua distància al centre del Sol.

L = mr1·v1 = r2·v2

KeplerApplet2 apareixerà en un explorador compatible amb JDK 1.1.

 

 Tercera llei

Els quadrats dels períodes P de revolució són proporcionals als cubs dels semieixos majors a de l'el·lipse,

P2 = k·a3

KeplerApplet1 apareixerà en un explorador compatible amb JDK 1.1.

Com podem apreciar, el període dels planetes depén tan sols de l'eix major de l'el·lipse. Els tres planetes de l'animació tenen el mateix eix major 2a = 6 unitats; per tant, tenen el mateix període.