Các định luật Kepler
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.09 MB, 19 trang )
Johannes Kepler (1571-1630), nhà Thiên văn học Ðức, một trong những nhà
sáng lập ngành Thiên văn
Ông sinh tại Wurtemberg - Ðức ngày 27/12/1571 trong một gia đình nghèo, cha mất
sớm và được bên nội nuôi. Năm 4 tuổi ông bị trái trời và bị liệt một tay.
Năm 1594 ông dạy Toán tại trường đại học Gratz. Ông đưa ra lập luận về thủy triều
do mặt trăng .
Năm 1601, ông trở thành nhà thiên văn cho hoàng đế Rodolphe II.Kepler công nhận
thuyết "Mặt trời là trung tâm" của Copernic và dùng một cách thông minh những
quan sát của Brahe (đặc biệt là những liên quan đến hành tinh Mars) và những quan
sát của chính ông để lập thành những luật Toán học đầu tiên về chuyển động các
hành tinh, được biết dưới tên Ðịnh luật Kepler, làm nền tảng cho Isaac Newton để
thành lập thuyết Hấp dẫn vũ trụ.Sau đó ông lập bản kê các vì sao của Brahe có 777
vì sao, còn của ông thì được 228. Ông mất ngày 15/11/1630
Kepler được thừa kế từ Tycho Brahe một gia sản những dữ liệu thô chính xác
nhất từng thu thập được về vị trí của các hành tinh. Các chuyển động quỹ đạo
của các hành tinh khác được quan sát từ điểm lợi thế của Trái đất, chính nó
cũng đang quay quanh Mặt trời. Kepler tập trung vào việc tìm hiểu quỹ đạo của
Sao hoả, nhưng đầu tiên ông phải biết chính xác quỹ đạo của Trái đất. Để làm
được điều này, ông cần một vạch ranh giới quan sát. Với một linh cảm thiên
tài, ông đã sử dụng Sao hỏa và Mặt trời làm đường ranh giới, vì không biết quỹ
đạo thực của Sao hoả, ông biết rằng nó sẽ ở cũng chỗ trong quỹ đạo của nó ở
những khoảng cách riêng biệt theo những giai đoạn quỹ đạo của nó.
Không như Brahe, Kepler giẽ hệ thống nhật tâm với Mặt trời ở trung tâm. Từ
cái khung đó, Kepler đã mất hai mươi năm làm việc chăm chỉ để thử và sửa
chữa các nỗ lực nhằm tạo ra dữ liệu đúng. Cuối cùng ông đã đạt tới Ba định
luật về chuyển động thiên thể:
Định luật I Kepler đối với các hành tinh:
Quĩ đạo của các hành tinh là các elip, mặt trời nằm
tại một trong 2 tiêu điểm của elip đó.
Hình ellipse là hình trong mặt phẳng được vẽ bởi điểm M theo hệ thức giữa hai tiêu
điểm F và F' cho trước:
MF + MF' = k (hằng số)
* Người ta cũng định được
- Nửa trục lớn D
- Nửa trục nhỏ d
- Khoảng cách hai tiêu điểm FF'
- Độ lệch tâm (vị trí xa trung tâm) e = FF'/2D
* Nhận xét:
- Mọi vật đi trong quỹ đạo quanh mặt trời đều theo luật Kepler I.
-
Quỹ đạo các hành tinh thường có độ lệch tâm nhỏ, có khi là đường
tròn.
-
Các vệ tinh, thiên nhiên hay nhân tạo đều theo quỹ đạo ellipse của Kepler.
Định luật đồng đều về diện tích của Kepler
Đường nối liền hành tinh với mặt trời quét được những
diện tích như nhau trong thời gian như nhau.
Hệ quả: + Khi đi gần Mặt Trời, hành tinh lớn có vận tốc lớn.
+ Khi đi xa Mặt Trời, hành tinh có vận tốc nhỏ.
Kết luận: + Diện tích quét bởi vectơ bán kính của một hành tinh tỷ
lệ thuận với thời gian
+ Vectơ bán kính là đoạn thẳng nối giữa hành tinh đến
mặt trời, độ dài này thay đổi.
+ Hành tinh có vận tốc thay đổi tùy vị trí của nó trên quỹ
đạo.
