Dada una ecuación de una órbita elíptica, ¿es posible encontrar la velocidad del satélite en un punto determinado?

Como dice el encabezado: dada una ecuación de una órbita elíptica, ¿es posible encontrar la velocidad del satélite en un punto determinado? Estoy jugando un poco con simulaciones de planetas y satélites en el sistema solar, y me gustaría mostrar las velocidades de los satélites en determinados puntos predefinidos de la órbita.

mi ecuacion es

X 2 a 2 + X 2 b 2 = 0

y necesito encontrar la velocidad en [ metro , 0 ] , [ metro , norte ] y [ 0 , norte ] (donde todos estos puntos ϵ orbita).

Lo que intenté fue encontrar dy dx que resultó ser

dy dx = X y b 2 a 2

se ve bien para [ metro , norte ] , pero no da ninguna respuesta significativa para [ metro , 0 ] y [ 0 , norte ] .

¿Está bien mi enfoque o hay alguna otra forma de hacerlo? Una que me vino a la mente fue convertir la ecuación a forma polar y usar el hecho de que

[ metro , 0 ] [ metro , π ]
[ 0 , norte ] [ norte , π 2 ]

... pero eso parece ser demasiado complicado.

Respuestas (1)

mi ecuacion es

X 2 a 2 + X 2 b 2 = 0

Esa no es la ecuación que quieres para un satélite. Esa ecuación describe una elipse con su centro en el origen. Quieres una elipse con el origen en uno de los focos:

r = a ( 1 mi 2 ) 1 + mi porque θ
dónde

  • r es la distancia desde el origen hasta un punto de la elipse.
  • a es la longitud del semieje mayor, la mitad de la longitud del eje mayor de la elipse.
  • mi es la excentricidad de la elipse.
  • θ es el ángulo subtendido entre los segmentos de línea que se extienden desde el origen hasta el punto del periapsis (aproximación más cercana) y desde el origen hasta el satélite.

Si bien lo anterior describe el camino, aún no describe la velocidad. Con un poco de trabajo (no se muestra), diferenciando r = r r ^ con respecto al tiempo rendimientos

v d r d t = r θ ˙ ( mi pecado θ 1 + mi porque θ r ^ + θ ^ )
Hay dos problemas con lo anterior. uno es ese θ ˙ no es constante La otra es que no dice nada sobre θ ˙ . Necesitas algo de física simple para eso. Lo que necesita es la ley de gravitación de Newton, la conservación de la energía y la conservación del momento angular. El resultado es, sin derivación, la ecuación vis-viva :
v 2 = GRAMO ( metro 1 + metro 2 ) ( 2 r 1 a )
dónde

  • v es la magnitud del vector velocidad de un cuerpo con respecto al otro,
  • GRAMO es la constante gravitatoria newtoniana,
  • metro 1 y metro 2 son las masas de los dos cuerpos,
  • r es la distancia entre los centros de los dos cuerpos, y
  • a es la longitud del semieje mayor de la órbita de un cuerpo alrededor del otro.