Уравнение:
является:
а) при
– уравнением эллипса,
б) при
- уравнением параболы,
в) при
- уравнением одной ветви гиперболы.
Числа
и
называются соответственно большой и малой полуосью эллипса,
число
называется линейным эксцентриситетом эллипса,
число
называется фокусным расстоянием эллипса,
число
называется (числовым) эксцентриситетом эллипса,
число
называется фокальным параметром эллипса.
Уравнения движения в полярных координатах:
Задачу сформулируем так.
Известно, что точка движется по траектории являющейся кривой конического сечения.
Известно, что на точку действует центральная сила.
Известно, что центр силы находится в фокусе кривой конического сечения.
Найти эту силу.
Тривиальным решением этой задачи является движение по окружности с постоянным радиусом.
В этом случае,
,
. Постоянство угловой скорости следует из постоянства кинетического момента (закон площадей Кеплера).
Подставляя эти значения в дифференциальные уравнения, имеем:
Учитывая, что
, подставим
в предыдущую формулу, получим:
здесь
Это постоянная сила центростремительного ускорения, направленная к центру. Она почему-то обратно пропорциональна кубу радиуса. Она действительно будет обратно пропорциональна кубу радиуса, если изменять радиус при постоянстве
. При движении по кривой конического сечения так и происходит, кинетический момент неизменный при переменном радиусе.
Предположим теперь, что материальная точка
движется по эллипсу.
Найдём значения производных для переменных, входящих в (2) (они найдены в "примере 77").
Подставим эти значения в систему (2). Первое уравнение обращается в тождество, из второго получим:
или
Учитывая, что для эллипса
, где
Найдём:
. С учетом этого,
Как видим, здесь нет никакой гравитационной постоянной, и размерность силы совпадает. Если задан эллипс и начальные условия движения, то сила находится по формуле (8).