Энергетическая картина гравитационного поля Солнечной системы
DOI:
https://doi.org/10.26577/RCPh.2022.v83.i4.07Ключевые слова:
Ключевые слова: пакет прикладных программ Mathсad, график потенциальной энергии, точка «пересадки», парад планет, обобщенная энергетическая картина.Аннотация
В статье на основе энергетического подхода теоретически исследовано явление взаимодействия между космическим аппаратом (КА), Солнцем и планетами. Для изучения энергетических характеристик взаимодействия этих небесных тел выбрана гипотетическая модель: Солнце, Земля и Венера «закреплены» в момент парада планет.
Цель этой работы заключается в определении значений потенциальной энергии единичной массы в гравитационном поле Солнечной системы в каждой точке прямой, соединяющей центры этих небесных тел. Для этого рассматривается перемещение КА с поверхности Земли на поверхности Венеры и Солнца, которое происходит вдоль радиальной координатной оси, проходящей через центры Солнца и планет.
Закономерности потенциальной энергии взаимодействия (энергии связи) космического аппарата с небесными телами исследованы с использованием компьютерных вычислений. В качестве компьютерного инструмента использован пакет прикладных программ (ППП) Mathсad. С помощью Mathсad был построен график суммарной потенциальной энергии Солнечной системы. Используя вычислительных возможностей ППП Mathсad были изучены графики потенциальной энергии этих планет. Была вычислена работа двигателя космического аппарата, необходимая для перемещения его с поверхности Земли на поверхность Венеры (на поверхность Меркурия или Солнца). С помощью компьютерных инструментов ППП Mathсad исследованы графики потенциальной энергии в точках около каждой планеты (потенциальная яма планеты).
Библиографические ссылки
1 Левантовский В. И., Механика космического полета в элементарном изложении.- М.: Наука. Физматлит, 1980.- 512 с.
2 Киттель Ч., Найт В., Рудерман М. Механика (Берклеевский курс физики) Учебное руководство. - Москва: Наука. Физматлит, 1983. - 448 с.
3 Feynman R., Leighton R., Sands M. The Feynman lectures on physics. Volume 2. - London: Addison-wesley publishing company, 1964. - 288 p.
4 Interplanetary flight. http://www.braeunig.us/space/interpl.htm
5 Connor Martz, Sheldon Van Middelkoop, Ioannis Gkigkitzis,
Ioannis Haranas ,Ilias Kotsireas. Yukawa Potential Orbital Energy: Its Relation to
Orbital Mean Motion as well to the Graviton Mediating the
Interaction in Celestial Bodies // Hindawi Advances in Mathematical Physics Volume 2019, Article ID 6765827, 10 pages https://doi.org/10.1155/2019/6765827
6 McNutt, R. L. Jr., Solar System Exploration: A Vision for the Next Hundred Years, IAC-04-IAA.3.8.1.02, 55th International Astronautical Congress, Vancouver, Canada, http://www.lpi.usra.edu/opag/mcnutt_IAApaper.pdf (2004).
7 Torres-Silva. “Electrodinámica Quiral: Eslabón para la Unificación del Electromagnetismo y la Gravitación”. Ingeniare. Revista chilena de ingeniería. Vol. 16 nº especial, pp. 6-23. 2008. URL: http://www. scielo.cl/scielo. php?script = sci_arttext&pid = S0718-33052008000400002&lng = es&nrm = iso>. doi: 10.4067/S0718-330520080004 00002.
8 Optimization of the interplanetary flight to Mars with three-pulse approach to Phobos based on Lagrange principle // Journal of Physics Conference Series 1864(1):012130. - May 2021. https://www.researchgate.net/publication/351756741_Optimization_of_the_interplanetary_flight_to_Mars_with_three-pulse_approach_to_Phobos_based_on_Lagrange_principle
9 Shane D Ross. The Interplanetary Transport Network // American Scientist 94(3):230. - May 2006 DOI:10.1511/2006.3.230 Virginia Polytechnic Institute and State University. https://www.researchgate.net/publication/260362544_The_Interplanetary_Transport_Network
10 Мукушев Б.А. Пакет прикладных программ Mathcad // Вестник КазАТУ. – 2022. - №2 (113). Ч.2. – С. 197-202.
11 Nelson F. Using mathcad to simplify uncertainty computations in a laboratory course // Computer Applications in Engineering Education. - 2014.- Vol. 23. - № 2. - P. 250-257.
12 Мукушев Б.А., Мукушев А.Б., Таширова М.Б., Аширбаева Д.Н., Калхаман К.С., Салмырза Г.Ж., Сахиева С.М. Реализация вычислительных экспериментов для изучения небесной механики на основе энергетического подхода // Вестник ЕНУ (Физика). - 2021. - № 3. - C. 25-34.
References
1 Levantovsky V. I., Mekhanika kosmicheskogo poleta v elementarnom izlozhenii [Mechanics of space flight in an elementary presentation]. - M.: Nauka. Fizmatlit, 1980 - 512 p. [in Russian]
2 Kittel Ch., Knight V., Ruderman M. Mechanica [Mechanics] (Berkeley Physics course) Textbook (Moscow: Nauka.Fizmatlit, 1983, 448 p.). [in Russian]
3 Feynman R., Leighton R., Sands M. The Feynman lectures on physics. Volume 2. - London: Addison-wesley publishing company, 1964. – 288 p.
4 Interplanetary flight. http://www.braeunig.us/space/interpl.htm
5 Connor Martz, Sheldon Van Middelkoop, Ioannis Gkigkitzis,
Ioannis Haranas ,Ilias Kotsireas. Yukawa Potential Orbital Energy: Its Relation to
Orbital Mean Motion as well to the Graviton Mediating the
Interaction in Celestial Bodies // Hindawi Advances in Mathematical Physics Volume 2019, Article ID 6765827, 10 pages https://doi.org/10.1155/2019/6765827
6 McNutt, R. L. Jr., Solar System Exploration: A Vision for the Next Hundred Years, IAC-04-IAA.3.8.1.02, 55th International Astronautical Congress, Vancouver, Canada, http://www.lpi.usra.edu/opag/mcnutt_IAApaper.pdf (2004).
7 Torres-Silva. “Electrodinámica Quiral: Eslabón para la Unificación del Electromagnetismo y la Gravitación”. Ingeniare. Revista chilena de ingeniería. Vol. 16 nº especial, pp. 6-23. 2008. URL: http://www. scielo.cl/scielo. php?script = sci_arttext&pid = S0718-33052008000400002&lng = es&nrm = iso>. doi: 10.4067/S0718-330520080004 00002.
8 Optimization of the interplanetary flight to Mars with three-pulse approach to Phobos based on Lagrange principle // Journal of Physics Conference Series 1864(1):012130. - May 2021. https://www.researchgate.net/publication/351756741_Optimization_of_the_interplanetary_flight_to_Mars_with_three- pulse_approach_to_Phobos_based_on_Lagrange_principle
9 Shane D Ross. The Interplanetary Transport Network // American Scientist 94(3):230. - May 2006 DOI:10.1511/2006.3.230 Virginia Polytechnic Institute and State University. https://www.researchgate.net/publication/260362544_The_Interplanetary_Transport_Network
10 Mukushev B.A. The package of applied Mathcad programs // Bulletin of KazATU. – 2022. - №2 (113). Part 2. – pp. 197-202. [in Russian]
11 Nelson F. Using mathcad to simplify uncertainty computations in a laboratory course //Computer Applications in Engineering Education. - 2014.- Vol. 23. - № 2. - P. 250-257.
12 Mukushev B.A., Mukushev A.B., Tashirova M.B., Ashirbaeva D.N., Kalhaman K.S., Salmyrza G.Zh., Sakhieva S.M. Realizaciya vychislitel’nyh eksperimentov dlya izucheniya nebesnoj mekhaniki na osnove energeticheskogo podhoda, Vestnik ENU (Fizika) [Implementation of computational experiments for the study of celestial mechanics based on the energy approach, Bulletin of ENU (Physics)], 3, 25-34 (2021). [in Russian]
2 Киттель Ч., Найт В., Рудерман М. Механика (Берклеевский курс физики) Учебное руководство. - Москва: Наука. Физматлит, 1983. - 448 с.
3 Feynman R., Leighton R., Sands M. The Feynman lectures on physics. Volume 2. - London: Addison-wesley publishing company, 1964. - 288 p.
4 Interplanetary flight. http://www.braeunig.us/space/interpl.htm
5 Connor Martz, Sheldon Van Middelkoop, Ioannis Gkigkitzis,
Ioannis Haranas ,Ilias Kotsireas. Yukawa Potential Orbital Energy: Its Relation to
Orbital Mean Motion as well to the Graviton Mediating the
Interaction in Celestial Bodies // Hindawi Advances in Mathematical Physics Volume 2019, Article ID 6765827, 10 pages https://doi.org/10.1155/2019/6765827
6 McNutt, R. L. Jr., Solar System Exploration: A Vision for the Next Hundred Years, IAC-04-IAA.3.8.1.02, 55th International Astronautical Congress, Vancouver, Canada, http://www.lpi.usra.edu/opag/mcnutt_IAApaper.pdf (2004).
7 Torres-Silva. “Electrodinámica Quiral: Eslabón para la Unificación del Electromagnetismo y la Gravitación”. Ingeniare. Revista chilena de ingeniería. Vol. 16 nº especial, pp. 6-23. 2008. URL: http://www. scielo.cl/scielo. php?script = sci_arttext&pid = S0718-33052008000400002&lng = es&nrm = iso>. doi: 10.4067/S0718-330520080004 00002.
8 Optimization of the interplanetary flight to Mars with three-pulse approach to Phobos based on Lagrange principle // Journal of Physics Conference Series 1864(1):012130. - May 2021. https://www.researchgate.net/publication/351756741_Optimization_of_the_interplanetary_flight_to_Mars_with_three-pulse_approach_to_Phobos_based_on_Lagrange_principle
9 Shane D Ross. The Interplanetary Transport Network // American Scientist 94(3):230. - May 2006 DOI:10.1511/2006.3.230 Virginia Polytechnic Institute and State University. https://www.researchgate.net/publication/260362544_The_Interplanetary_Transport_Network
10 Мукушев Б.А. Пакет прикладных программ Mathcad // Вестник КазАТУ. – 2022. - №2 (113). Ч.2. – С. 197-202.
11 Nelson F. Using mathcad to simplify uncertainty computations in a laboratory course // Computer Applications in Engineering Education. - 2014.- Vol. 23. - № 2. - P. 250-257.
12 Мукушев Б.А., Мукушев А.Б., Таширова М.Б., Аширбаева Д.Н., Калхаман К.С., Салмырза Г.Ж., Сахиева С.М. Реализация вычислительных экспериментов для изучения небесной механики на основе энергетического подхода // Вестник ЕНУ (Физика). - 2021. - № 3. - C. 25-34.
References
1 Levantovsky V. I., Mekhanika kosmicheskogo poleta v elementarnom izlozhenii [Mechanics of space flight in an elementary presentation]. - M.: Nauka. Fizmatlit, 1980 - 512 p. [in Russian]
2 Kittel Ch., Knight V., Ruderman M. Mechanica [Mechanics] (Berkeley Physics course) Textbook (Moscow: Nauka.Fizmatlit, 1983, 448 p.). [in Russian]
3 Feynman R., Leighton R., Sands M. The Feynman lectures on physics. Volume 2. - London: Addison-wesley publishing company, 1964. – 288 p.
4 Interplanetary flight. http://www.braeunig.us/space/interpl.htm
5 Connor Martz, Sheldon Van Middelkoop, Ioannis Gkigkitzis,
Ioannis Haranas ,Ilias Kotsireas. Yukawa Potential Orbital Energy: Its Relation to
Orbital Mean Motion as well to the Graviton Mediating the
Interaction in Celestial Bodies // Hindawi Advances in Mathematical Physics Volume 2019, Article ID 6765827, 10 pages https://doi.org/10.1155/2019/6765827
6 McNutt, R. L. Jr., Solar System Exploration: A Vision for the Next Hundred Years, IAC-04-IAA.3.8.1.02, 55th International Astronautical Congress, Vancouver, Canada, http://www.lpi.usra.edu/opag/mcnutt_IAApaper.pdf (2004).
7 Torres-Silva. “Electrodinámica Quiral: Eslabón para la Unificación del Electromagnetismo y la Gravitación”. Ingeniare. Revista chilena de ingeniería. Vol. 16 nº especial, pp. 6-23. 2008. URL: http://www. scielo.cl/scielo. php?script = sci_arttext&pid = S0718-33052008000400002&lng = es&nrm = iso>. doi: 10.4067/S0718-330520080004 00002.
8 Optimization of the interplanetary flight to Mars with three-pulse approach to Phobos based on Lagrange principle // Journal of Physics Conference Series 1864(1):012130. - May 2021. https://www.researchgate.net/publication/351756741_Optimization_of_the_interplanetary_flight_to_Mars_with_three- pulse_approach_to_Phobos_based_on_Lagrange_principle
9 Shane D Ross. The Interplanetary Transport Network // American Scientist 94(3):230. - May 2006 DOI:10.1511/2006.3.230 Virginia Polytechnic Institute and State University. https://www.researchgate.net/publication/260362544_The_Interplanetary_Transport_Network
10 Mukushev B.A. The package of applied Mathcad programs // Bulletin of KazATU. – 2022. - №2 (113). Part 2. – pp. 197-202. [in Russian]
11 Nelson F. Using mathcad to simplify uncertainty computations in a laboratory course //Computer Applications in Engineering Education. - 2014.- Vol. 23. - № 2. - P. 250-257.
12 Mukushev B.A., Mukushev A.B., Tashirova M.B., Ashirbaeva D.N., Kalhaman K.S., Salmyrza G.Zh., Sakhieva S.M. Realizaciya vychislitel’nyh eksperimentov dlya izucheniya nebesnoj mekhaniki na osnove energeticheskogo podhoda, Vestnik ENU (Fizika) [Implementation of computational experiments for the study of celestial mechanics based on the energy approach, Bulletin of ENU (Physics)], 3, 25-34 (2021). [in Russian]
Загрузки
Как цитировать
Mukushev, B. (2022). Энергетическая картина гравитационного поля Солнечной системы. Вестник. Серия Физическая (ВКФ), 83(4), 59–66. https://doi.org/10.26577/RCPh.2022.v83.i4.07
Выпуск
Раздел
Методика преподавания физики в высшей школе
