Meccanica Gravitazione
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- Ambrogio Borghi
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1 Meccnic Gvitzione
2 Newton mm F -G u egge i gvitzione univesle E un foz centle F ± F() u mm S T 4p G m T T. Il momento ngole si consev. tiettoi si mntiene sullo stesso pino 3. velocità ele è costnte Kepleo II 4. Foz consevtiv: enegi meccnic si consev T m 4p k Kepleo III 3 S G Kepleo I? S Cmpo gvitzionle m h ( ) -G u Teoem i Guss: Flusso el cmpo gvitzionle geneto un mss m ttveso un supeficie chius S: ò F h S S -4p Gm
3 Cmpo gvitzionle Pevisione ell Reltività Genele (96) M b «ensing gvitzionle» à Il giente el cmpo gvitzionle cuv lo spzio à luce segue tle cuvtu 4GM cb Stell l boo el Sole: S b Rggio i Schwzschil.8 c sec GM c 99: Pim confem ell Reltività (A. Eington) S Gvittionl lensing (Simultion)
4 voo infinitesimo: A m m Enegi potenzile gvitzionle Gvitzione: foz centle à consevtiv à E EP + EK Costnte Enegi potenzile!! m m!! - m W F s G u m s -G B æ W -Gmm ò A -Gm m ç - + è B A mm EP -G, EP, E B Pe ue msse molto istnti: 0 Msse vicine: 0 - ( enegi i legme cesce) P Velocità i fug Velocità inizile necessi pe sfuggie l cmpo gvitzionle (teeste) Consevzione ell enegi v A f u F GmT. km/s B T s mm - 0 T mv f G T g T g Gm / T T Cso limite: vf c (velocità ell luce) Nessun pticell può sfuggie l cmpo gvitzionle à Buco neo Mm mc - G 0 Enegi potenzile gvitzionle S -DE P GM c Rggio i Schwzschil
5 Coniche: P ( ) Tiettoie nel cmpo gvitzionle F fuoco e < e e > ellisse iettice Q pbol ipebole Eccenticità (costnte) e PF PQ + cos cos e + - cos + e e Il vloe i etemin il tipo i conic. è un fttoe i scl Foz gvitzionle t ue msse isolte m e M in un sistem inezile: F m m - F M M - m M Accelezione eltiv æ ç + F èm M F µ F µ euzione el moto eltivo i m ispetto M coincie con uell vli in un sistem inezile, sostitueno l posto i. µ m mm µ m+ M mss iott
6 Soluzione: Tiettoie nel cmpo gvitzionle mm F -G u F µ mm æ æ - G - ç ç + µ è è x Acos + S Soluzione: Euzione genele i un conic: æ mm ç + Gµ è mm Acos + Gµ - cos + e æ æ - u ç ç + µ è è x x + Euzione monic non omogene x º / tiettoi i un punto mteile soggetto cmpo gvitzionle è un conic S Costnte Accelezione (pumente ile) i un punto in un cmpo i foze centli in coointe poli (Fomul i Binet)
7 Momento ngole Tiettoie nel cmpo gvitzionle mm Acos + Gµ Voglimo espimee i pmeti obitli ngole e l enegi meccnic mm Gµ e - cos + e e, Dl confonto ottenimo un elzione pe il momento ngole: Enegi meccnic Gµ Mme Somm i enegi cinetic e potenzile (foz consevtiv): v u + u t t mm E µ v - G v æ æ ç + ç è t è t in temini el momento æ æ mm E µ ç + µ ç - G è t è t
8 Tiettoie nel cmpo gvitzionle æ æ mm E µ ç + µ ç - G è t è t () () (3) Voglimo scivee E in funzione i e, () Possimo scivee il moulo el momento ngole come: Inolte consieimo: µ v µ æ ç - è t t t t - sin t t v u + u t t æ ç è v sin t - cos + e (euzione ell conic) µ æ ç è t () 4 µ sin æ µ ç è t t sin µ
9 cos - + e Tiettoie nel cmpo gvitzionle µ æ ç è t æ æ mm E µ ç + µ ç - G è t è t () () () (3) µ µ sin E + - µ µ µ e () () (3) t mm - G (3) Gµ Mme æ e e sin ç e + - µe è æcos cos æ cos e sn i + e ç + - e ç è e e è e e sin + e cos + - ecos + ecos - - µ e Semplifichimo uest espessione e - E - µe ( e ) Mm G e e - ( ) Gµ Mme
10 Momento ngole Enegi totle Tiettoie nel cmpo gvitzionle Gµ Mme Mm E -G -e e e, ( ) I vloi costnti fissno il momento ngole e l enegi Viceves, noti E e si possono icve i pmeti obitli e, Dll enegi si ottiene: e < E < 0 e E 0 e > E > 0 obit ellittic obit pbolic obit ipebolic Pim legge i Kepleo, genelizzt Kepleo I Non più come ftto pumente empiico, m giustifict un pincipio fisico sintetico e genele (legge i gvitzione)
11 Accelezione pe foze centli: fomul i Binet Gvità : foz centle à voglimo espimee l ccelezione in coointe poli v u u O v! ( u! ) t v t æ u + u t è t t ç æ u u u u æ ç u ç è t t t èt t t t t u u Deivt ei vesoi u - u t t t t æ æ ç u + u + ç u + u u - è t t t è t t t t t æ æ æ ç u u u u ç ç t t ç è è è t t t æ æ æ æ - u + u ç ç t t ç ç t t è è è è componente ile e tsves Cos succee se l foz è Centle? Accelezione in coointe poli
12 Accelezione pe foze centli: fomul i Binet æ t è t ç æ ç t t è t 0 æ - ç m è æ - ç Voglimo tsfome le eivte tempoli (ispetto ngoli (ispetto ): t t Velocità ele: t è t æ æ - ç ç t m è è m è m è æ - ç æ æ æ - - ç - ç ç t t m m è Accelezione pe foze centli in funzione i, m - t t m cost. m æ æ ç ç + u è è t ) in eivte Fomul i Binet è Accelezione pe foze centli
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