Rambler's Top100Astronet    
  po tekstam   po klyuchevym slovam   v glossarii   po saitam   perevod   po katalogu
 

Na pervuyu stranicu
Fizicheskie osnovy stroeniya i evolyucii zvezd

<< 1.3 Sfericheski-simmetrichnye polya tyag... | Oglavlenie | 1.5 Davlenie gaza ... >>

1.4 Energiya gravitacionnogo vzaimodeistviya


My videli, chto energiya gravitacionnogo vzaimodeistviya $ U$ dlya dvuh mass $ m_1$ i $ m_2$ ravna $ U=-{Gm_1m_2\over r}$. Na sluchai $ N$ tochechnyh mass vyrazhenie dlya $ U$ obobshaetsya sleduyushim obrazom:

$\displaystyle U=\sum_{\begin{array}{rcl}i,k\\  i>k\\  \end{array}}^N -\,{Gm_im_k\over r_{ik}}.
$

Pri takom opredelenii $ U$ kazhdaya para $ m_i,\;m_k$ vhodit v summu tol'ko odin raz. Vvedem velichinu

$\displaystyle \varphi_k=-\sum_{i\ne k}^N {Gm_i\over r_{ik}}\;,
$

chto, ochevidno, predstavlyaet soboi gravitacionnyi potencial, sozdavaemyi v $ k$-toi tochke vsemi ostal'nymi massami. Teper' dlya $ U$ mozhno napisat'

$\displaystyle U={1\over 2}\sum_{k=1}^N \varphi_km_k.
$

Koefficient $ {1\over 2}$ poyavilsya vsledstvie togo, chto kazhdaya para tochek vhodit v summu dva raza. Eto vyrazhenie legko obobshit' na sluchai nepreryvnoi sredy:

$\displaystyle U={1\over 2}\int \varphi \;dm={1\over 2}\int \rho \varphi\;dV
$

(po opredeleniyu $ dm=\rho \;dV$).

Dlya tochechnyh mass neobhodimo bylo otbrasyvat' energiyu samodeistviya, ogovarivaya pravilo summirovaniya. V sploshnoi srede samodeistvie ne uchityvaetsya avtomaticheski. Po poryadku velichiny $ dV \sim \;{(dr)}^3$, i samodeistvie elementa $ dV$ est' $ G{(\rho dV)}^2/dr \sim {(dr)}^5 $, t.e. velichina bolee vysokogo poryadka, chem energiya vzaimodeistviya s ostal'nymi massami, kotoraya $ \sim {(dr)}^3$.

Ispol'zuem teper' vyrazhenie $ \varphi$ dlya sfericheski-simmetrichnogo raspredeleniya $ \rho (r)$ i vychislim gravitacionnuyu energiyu. Imeem:

$\displaystyle U={G\over 2}\int\limits_0^M dm \;\left\{-{m\over r}-\int\limits_r^R {dm (q\ )\over q}\right\}.$ (1.3)

Eto vyrazhenie mozhno znachitel'no uprostit'. Vvedem vspomogatel'nuyu funkciyu $ f(m)=\int\limits_r^R {dm\over q}$. Ochevidno, $ f(M)=0$ i krome etogo

$\displaystyle \int\limits_0^M f \;(m) \; \left. dm=mf \right\vert _0^M -\int\limits_0^M mdf=-\int\limits_0^M mdf.
$

Imeem takzhe $ df=-dm/q$.

Takim obrazom, integral ot pervogo chlena v vyrazhenii (1.3) raven integralu ot vtorogo, i okonchatel'no poluchim

$\displaystyle U=-G\int\limits_0^M{mdm\over r(m)}.
$

Eto vyrazhenie proshe poluchit' inym putem, rassmatrivaya, kakuyu rabotu sovershayut gravitacionnye sily pri narashivanii dannoi konfiguracii posledovatel'nymi sloyami. Pust' massa $ m$ s radiusom $ r$ uzhe izgotovlena. Pribavim k etoi masse novyi sfericheskii sloi $ dm$. Togda sovershennaya rabota, ochevidno, ravna $ dU=
{Gmdm\over r}$ i t.d. V rezul'tate poluchim

$\displaystyle U=-G\int\limits_0^M {mdm\over r}.
$



<< 1.3 Sfericheski-simmetrichnye polya tyag... | Oglavlenie | 1.5 Davlenie gaza ... >>

Publikacii s klyuchevymi slovami: Evolyuciya zvezd - vnutrennee stroenie zvezd - termoyadernye reakcii - fizicheskie processy
Publikacii so slovami: Evolyuciya zvezd - vnutrennee stroenie zvezd - termoyadernye reakcii - fizicheskie processy
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >>

Ocenka: 3.0 [golosov: 120]
 
O reitinge
Versiya dlya pechati Raspechatat'

Astrometriya - Astronomicheskie instrumenty - Astronomicheskoe obrazovanie - Astrofizika - Istoriya astronomii - Kosmonavtika, issledovanie kosmosa - Lyubitel'skaya astronomiya - Planety i Solnechnaya sistema - Solnce


Astronet | Nauchnaya set' | GAISh MGU | Poisk po MGU | O proekte | Avtoram

Kommentarii, voprosy? Pishite: info@astronet.ru ili syuda

Rambler's Top100 Yandeks citirovaniya