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Pourquoi les orbites circulaires n'ont-elles pas de périhélie ou d'aphélie ? Quelle en est la raison ?
En astrophysique, la forme des orbites est cruciale pour analyser le mouvement des corps célestes. Une orbite circulaire est une orbite dans laquelle un corps céleste se déplace à une distance fixe autour de son centre de masse. La caractéristique d’une orbite circulaire est que les changements de vitesse, de vitesse angulaire, d’énergie potentielle et d’énergie cinétique restent inchangés, et il n’y aura ni périhélie ni aphélie. Alors, quelle est la raison derrière cela ?
Comme son nom l'indique, une orbite circulaire est un cercle parfait, ce qui signifie que la distance entre le corps céleste et le centre est la même à tout moment.
Caractéristiques de base des orbites circulaires
Le mouvement d'une orbite circulaire est uniforme, ce qui signifie que la vitesse linéaire du corps céleste reste constante. Selon les principes physiques de base, le mouvement des corps célestes doit remplir certaines conditions pour maintenir une orbite circulaire. La force centripète pour le mouvement circulaire est la gravité, et ces conditions n’entraîneront ni périhélie ni aphélie.
Analyse cinématique
Sur une orbite circulaire, l'accélération centripète est entraînée par la gravité. Selon les lois du mouvement de Newton, cette accélération doit être constante. Pour une orbite circulaire, cela signifie que la vitesse d'un corps céleste sur une orbite circulaire n'est pas affectée par sa position, donc la distance entre le corps céleste et le centre de l'étoile reste constante. Tous les changements d’énergie se produisent de la même manière, sans aucun changement de distance.
Une orbite circulaire garantit que toutes les conditions requises pour qu'un corps céleste se déplace restent inchangées, ce qui rend impossible la formation d'un périhélie ou d'un aphélie.
Mouvement affecté par la gravité
Les effets de la gravité se comportent uniquement sur les orbites circulaires. La formation d'une orbite circulaire signifie que le corps céleste n'a pas besoin d'ajuster la vitesse et la direction de son mouvement, de sorte que l'attraction gravitationnelle peut simplement vaincre la force centrifuge et maintenir son état de fonctionnement. En revanche, sur une orbite elliptique, un objet subit un périhélie et un aphélie en raison de changements de vitesse et de gravité à différents endroits.
Comparaison des orbites circulaires et elliptiques
Par rapport aux orbites circulaires, les orbites elliptiques n'ont pas une distance constante, ce qui conduit finalement au périhélie et à l'aphélie. Sur une orbite elliptique, un objet accélère lorsqu'il s'approche de la masse centrale et ralentit lorsqu'il s'éloigne. Par conséquent, ce changement rend la distance au centre de masse considérablement différente à différents moments. Ceci est complètement différent de la stabilité d’une orbite circulaire.
Lors du mouvement des corps célestes, les orbites circulaires fournissent une situation idéalisée pour nous aider à comprendre les règles du mouvement.
Conclusion
En résumé, les caractéristiques de mouvement des orbites circulaires empêchent les corps célestes de former un périhélie et un aphélie. Cela est dû au fait que les corps célestes se déplacent à une distance fixe et à une vitesse stable. Cela affecte non seulement le rythme du mouvement céleste, mais fait également des orbites circulaires un modèle important pour l'étude de la dynamique astronomique. Alors, comment pouvons-nous utiliser ces connaissances pour améliorer la conception des missions spatiales dans le cadre d’opérations réelles ?
