鍵屋

大学生のきままなブログ

ケプラーの方程式の導出!

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ケプラーの方程式の導出する。

 

f:id:stonegod:20180113171306p:plain

 

まず、エネルギー保存則を考える。

   f:id:stonegod:20180113151753p:plain

より

   f:id:stonegod:20180113152444p:plainこの微分方程式を解くにあたり、

f:id:stonegod:20180113155702p:plain

f:id:stonegod:20180113160052p:plain

を用いる。

 

 

 

このとき、微分方程式にあるルートの中身に注目して

f:id:stonegod:20180113163130p:plain

:①

と、式変形する。

 

ここで、(突然だが)

 

f:id:stonegod:20180113162023p:plainを考えてみる。

 

ここで、

f:id:stonegod:20180113162325p:plain

より、

f:id:stonegod:20180113162553p:plain

 

 

あれ、この式みたことありますよね?

そうです。①の式のなかにあります。

 

 

だから、

f:id:stonegod:20180113163430p:plainと、式変形できます。

よって、微分方程式に代入して、

f:id:stonegod:20180113163824p:plain

 

      f:id:stonegod:20180113151005p:plain

            図1

図1のように、x=acosα,y=bsinαを用いると、

f:id:stonegod:20180113164930p:plain

で、

f:id:stonegod:20180113165534p:plain

 

と書ける。よって、

 

f:id:stonegod:20180113165846p:plainとなる。

両辺の積分を実行して、

 

f:id:stonegod:20180113170329p:plain

 

 

ここで、平均角速度

f:id:stonegod:20180113170540p:plainを用いると、

 

 

f:id:stonegod:20180113170650p:plainが求められ、

これをケプラーの方程式と呼ぶ。

 

 

Q.E.D

 

以上!!