两颗卫星P_“1”和P_“2”在半径R和4R的轨道上旋转。连接P_“1”和P_“2”的线的最大和最小角速度的比值是??

两颗卫星P_“1”和P_“2”在半径R和4R的轨道上旋转。连接P_“1”和P_“2”的线的最大和最小角速度的比值是??
Anonim

回答:

#-9/5#

说明:

根据开普勒第三定律, #T ^ 2 propto R ^ 3意味着omega propto R ^ { - 3/2}#,如果外卫星的角速度是 ##欧米加,内在的那个是 #omega times(1/4)^ { - 3/2} = 8欧米茄#.

让我们考虑一下 #T = 0# 当两颗卫星与母星共线时,让我们把这条共同的线作为 #X# 轴。然后,两个行星的坐标 #T##(R cos(8ω),R sin(8ω))##(4R cos(欧米茄t),4R sin(欧米茄t))#, 分别。

##THETA 是两个卫星连接线的角度 #X# 轴。很容易看出来

#tan theta =(4R sin(ωt)-Rsin(8ωt))/(4R cos(ωt)-Rcos(8ωt))=(4 sin(ωt)-sin(8ωga) )/(4 cos(ωt)-cos(8ωga))#

差异化收益率

#sec ^ 2 theta(d theta)/ dt = d / dt(4 sin(ωt)-sin(8ωt))/(4 cos(ωt)-cos(8ωga))#

#=(4 cos(ωt)-cos(8ωa))^ - 2次#

#qquad (4 cos(omega t)-cos(8ωga))(4ωcos(ωt)-8mega cos(8ωga)) - #

#qquad(4 sin(omega t)-sin(8 ome t t))( - 4omega sin(omega t)+8 omega sin(8 omega t))#

从而

#(4 cos(ωt)-cos(8ωt))^ 2 1 +((4 sin(ωt)-sin(8ωt))/(4 cos(ωt)-cos(8ω) t)))^ 2(d theta)/ dt#

#= 4欧米茄(4 cos ^ 2(欧米茄t)-9 cos(欧米茄t)cos(8ωt)+ 2 cos ^ 2(欧米茄t))#

#qquad qquad +(4 sin ^ 2(omega t)-9 sin(omega t)cos(8ωt)+ 2sin ^ 2(ωt))#

#= 4欧米茄6-9cos(7欧米茄)暗示#

#(17 -8 cos(7 ome t))(d theta)/ dt = 12 omega(2 - 3 cos(7 ome t))暗示#

#(dθ)/ dt = 12欧米茄(2 - 3 cos(7ω))/(17 -8 cos(7ωga))当量12欧米茄f(cos(7ωga))#

哪里的功能

#f(x)=(2-3x)/(17-8x)= 3/8 - 35/8 1 /(17-8x)#

有衍生物

#f ^'(x)= -35 /(17-8x)^ 2 <0#

因此在区间内单调递减 #-1,1#.

因此,角速度 #(d theta)/ dt# 是最大的时候 #cos(7欧米茄)# 是最小的,反之亦然。

所以,

#((d theta)/ dt)_“max”= 12欧米茄(2 - 3倍(-1))/(17-8倍(-1))#

#qquad qquad qquad qquad = 12欧米茄时间5/25 = 12/5欧米茄#

#((d theta)/ dt)_“min”= 12欧米茄(2-3次1)/(17-8次1)#

#qquad qquad qquad qquad = 12欧米茄时间(-1)/ 9 = -4/3欧米茄#

所以两者之间的比例是:

#12/5欧米茄:-4/3欧米茄= -9:5#

注意 这个事实 #(d theta)/ dt# 改变标志是所谓的明显逆行运动的原因