Zegar Keplera: okresy i odległości

Edukacyjna gra symulacyjna. Przewidź, ile czasu księżyc lub planeta potrzebuje na jedno okrążenie, albo masę lub odległość, które ustalają jej okres, a potem uruchom zegar i zobacz, czy wraca na start.

Trzecie prawo KepleraOkres orbitalny

ZEGAR ORBITALNY

Miesiąc księżycowy

Gotowe
Włącz JavaScript, aby uruchomić orbity. Instrukcje i rozwiązany przykład pozostają dostępne.
Prędkość vGrawitacja gTor zaznaczonego ciałaTwoje przewidywanieOrbity
Trzecie prawo KepleraT² = 4π²·r³ ÷ (G·M)

Czas

0.00 d

t

Kąt obrotu

0.0 °

θ = ω·t

Promień orbity

— km

r

Szybkość orbitalna

— km/s

v = √(G·M ÷ r)

Okres

— d

T = 2π·√(r³ ÷ G·M)

Przewiduj, zanim uruchomisz

Wpisz odpowiedź, aby przygotować przebieg. Uruchom pozostaje nieaktywne, dopóki nie ma odpowiedzi.

Przewidź orbitę, zanim ją uruchomisz.

Wynik misji—

Dobra odpowiedź, z dokładnością do 2%, daje 100 punktów. Trafienie przy pierwszym przebiegu dodaje 50. Przebieg liczy się, gdy tylko się zacznie.

✓ Dobra odpowiedź① Za pierwszym razem

Jak grać w Zegar Keplera

  1. Wybierz orbitę i odczytaj z karty masę centralną, odległości i znane okresy.
  2. Użyj T = 2π·√(r³ ÷ G·M) albo porównaj dwa ciała wokół tego samego środka za pomocą T² ∝ r³.
  3. Wpisz odpowiedź i naciśnij Uruchom. Okres uruchamia zegar na tyle dni; masa ustawia Jowisza; odległość umieszcza Marsa.
  4. Jeśli masz rację, zaznaczone ciało wraca dokładnie do znacznika startu. Potem odczytaj wykres: każde ciało leży na prostej T² ∝ r³.

Czym jest trzecie prawo Keplera?

Johannes Kepler odkrył, że im dalej planeta jest od Słońca, tym dłużej trwa jej obieg, przy czym T² jest proporcjonalne do r³. Prawo powszechnego ciążenia Newtona wyjaśnia dlaczego: na orbicie kołowej grawitacja dostarcza siły dośrodkowej, G·M·m ÷ r² = m·(2π ÷ T)²·r, więc T² = 4π²·r³ ÷ (G·M). Masa krążącego ciała się skraca, a stała 4π² ÷ (G·M) jest taka sama dla każdego ciała krążącego wokół tego samego środka. Dzięki temu można porównać dwa księżyce lub dwie planety prostym stosunkiem, wyznaczyć odległość z okresu, a nawet zważyć planetę lub gwiazdę na podstawie orbity czegoś, co ją okrąża.

Model skupiony na nauce

Każda orbita to okrąg wokół nieruchomego ciała centralnego, a krążące ciała nie przyciągają się nawzajem. Prawdziwe orbity są lekko eliptyczne, a ciało centralne też trochę się porusza, więc zmierzony miesiąc księżycowy wynosi 27,32 d, a nie 27,45 d. Ukończone orbity i koniec każdego przebiegu są wyznaczane dokładnie. Orbity są rysowane w skali; czas przypadający na sekundę na ekranie jest pokazany na rysunku.

Zmiana języka zachowuje twoją orbitę, odpowiedź, próby i przebieg.