Есть ли здесь математическая связь или я ищу связи там, где их нет?

Слева: показаны два шара одинаковой массы, подвешенные к потолку на веревке. Справа: показаны большие тела, вращающиеся в открытом космосе.

Когда я изучал классическую механику, мы много занимались проблемами маятников и вращающихся тел. Это заставило меня задуматься о двух описанных выше ситуациях. Слева: показаны два шара одинаковой массы, подвешенные к потолку на веревке. Справа: показаны большие тела, вращающиеся в открытом космосе.

Почему-то моя интуиция умоляет, что там эти два случая как-то математически связаны. Тем не менее, мне нужна помощь в поиске этой связи. Кажется, что по мере того, как закручивается нить и шарики становятся все ближе и ближе друг к другу, это ужасно похоже на случай, когда два тела в космосе вращаются вокруг друг друга, пока тоже не столкнутся! (Или я просто сошел с ума и слишком много думаю?)

Какие соответствующие уравнения/геометрические соотношения нужны здесь, чтобы установить связь между этими двумя случаями? (Законы Кеплера, что еще?)

введите описание изображения здесь Идем дальше: учитывая, что струны волшебным образом «проходят друг через друга» при каждом обороте, не может ли это быть связано со случаем, когда две вращающиеся по орбите массы вращаются вокруг третьего тела, скажем, звезды, расположенной в центре оси вращения? вращение? (Изображение здесь не предоставлено, но я надеюсь, что вы поняли мой дальнейший вопрос)

Опять же, какие соответствующие уравнения необходимы здесь, чтобы установить связь между этими двумя случаями? введите описание изображения здесь Идем еще дальше: это становится довольно волнообразно, но я подумал, что, возможно, это может быть новый взгляд на задачу трех тел или задачу нескольких тел с использованием модели струны и шара? Пригодится ли теория узлов?

Одна потенциальная проблема: на вашей первой диаграмме они будут описывать круговые (ну, спиральные, если не магические струны!) Орбиты, кажется, нет места для эллиптических орбит, как вы хотели бы для закона обратных квадратов.
@ twistor59 они будут эллипсами, если их начальное движение не будет круговым ... точно так же, как орбиты. Угловой момент и энергия являются независимыми параметрами.

Ответы (3)

Силы разные, поэтому я не думаю, что уравнения окажутся одинаковыми.

Во второй задаче у вас есть только гравитационная сила между двумя телами:

Ф "=" г м 1 м 2 р 2
в задаче о маятнике у вас есть «центробежная сила» и сила притяжения земли, действующие в перпендикулярных направлениях, уравновешенные натяжением струны. Скорость сближения сфер, скорее всего, будет разной, однако сейчас у меня нет времени это доказывать...

Два тела вращаются вокруг друг друга в космосе не столкнутся.

Итак, эти две проблемы не похожи.

Единственное, что их объединяет, это закон сохранения углового момента.

Не совсем понятно, какие аспекты вы пытаетесь связать друг с другом... вы пытаетесь описать явление устойчивого состояния в примере с маятниками (т.е. какие-то магические струны, которые продолжают удлиняться?). Обе системы являются примерами (простого) гармонического движения . Это в основном то, что касается сходства. На крутящиеся маятники не влияют параметры другой массы — решающими характеристиками являются сами струны. Также немного неудобно проводить аналогию с гравитацией с системой, которая сама зависит от гравитации. Может быть, вам больше повезет с пружинной системой?