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Você sabia? A solução para o problema dos dois corpos pode prever o futuro do movimento estelar!
Na mecânica clássica, o problema dos dois corpos é o processo de calcular e prever o movimento relativo de dois objetos massivos. A suposição central desse problema é que os dois corpos celestes são partículas pontuais que são afetadas apenas pela gravidade um do outro, ignorando a influência de todos os outros objetos. O caso mais representativo desse problema é o movimento dos corpos celestes sob a influência da gravidade. Na astronomia, o movimento de corpos celestes, como satélites, planetas e estrelas, pode ser previsto usando este modelo.
De acordo com a mecânica clássica, quando a diferença de massa entre dois corpos celestes é muito grande, o problema pode ser simplificado para um único problema, com um corpo celeste atuando como uma fonte fixa de força e o outro corpo celeste sob sua influência. Faça alguma exercício. Entretanto, na maioria dos casos, esse modelo de um corpo não é preciso o suficiente e é necessária uma análise mais abrangente usando um modelo de dois corpos.A solução para o problema dos dois corpos melhorou muito nossa compreensão e capacidade de prever o movimento dos corpos estelares.
Para a gravidade e outros exemplos de inverso do quadrado, o problema dos dois corpos é especial porque a velocidade e a direção dos objetos astronômicos são imprevisíveis, e as distâncias absolutas de suas interações são relativamente grandes, reduzindo a possibilidade de colisões ao mínimo. . Usando esse modelo, podemos observar como o movimento entre duas estrelas ocorre em uma forma elíptica em torno de seu centro de massa comum.
Quando um corpo é muito mais massivo que o outro, ele quase não terá movimento perceptível devido à gravidade.
A importância do problema dos dois corpos também reside no escopo da física que ele abrange. Basicamente, desde que a atração obedeça à lei do inverso do quadrado, como a força eletrostática, o modelo de dois corpos pode ser usado para tirar conclusões correspondentes. Entretanto, na vida real, raramente encontramos tais situações, especialmente objetos interativos eletrostáticos naturalmente isolados e de movimento rápido.
No caso de átomos e partículas subatômicas, o modelo de dois corpos não se aplica mais. Embora os primeiros pesquisadores, como Niels Bohr, tenham proposto um modelo no qual os elétrons orbitavam o núcleo, essa abordagem parecia muito simples sob a explicação da mecânica quântica e não fornecia muita orientação para o comportamento real dos elétrons.
Na verdade, é possível simplificar o problema dos dois corpos em dois problemas independentes de um corpo, e essa abordagem nos permite obter uma solução exata. Partindo da segunda lei do movimento de Newton, podemos calcular a energia cinética e a posição das duas massas separadamente para prever seu movimento. Com o passar do tempo, a combinação das trajetórias de movimento dos dois pode representar mais completamente o status operacional de todo o sistema.
Ao estudar o movimento de uma única massa, podemos obter informações sobre a dinâmica de todo o sistema.
O movimento de um sistema de dois corpos sempre permanece dentro do plano. Este princípio é demonstrado principalmente pelos conceitos de momento e momento angular, se o centro de massa for usado como referência para análise. Independentemente das forças externas, o momento angular do sistema é conservado, o que significa que o movimento de todas as massas é interdependente, permitindo que elas se movam em torno de um plano comum.
Se a força entre dois corpos for conservativa, então a energia potencial e cinética do sistema determinarão a energia total, e há uma relação definida de conversão de energia entre cada movimento, tornando a previsão do movimento fácil. Acionável e preciso.
Como parte da física, em quais aspectos da vida a solução para o problema dos dois corpos pode ser aplicada?
