Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.astronomy.ru/forum/index.php/topic,34546.0.html
Дата изменения: Sun Apr 10 05:16:51 2016
Дата индексирования: Sun Apr 10 05:16:51 2016
Кодировка: Windows-1251

Поисковые слова: вторая космическая скорость
Падение тела в гравитационной метрике - Горизонты науки о Вселенной

A A A A Автор Тема: Падение тела в гравитационной метрике  (Прочитано 1098 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн еugeniАвтор темы

  • **
  • Сообщений: 84
  • Рейтинг: +0/-0
.
Хочу в начале темы выразить свою признательность Сергею Хартикову, который своей въедливостью и стремлением разобраться до мелочей буквально вынудил меня всерьез разобраться в механике падения тела в гравитационной метрике.

Напомню, что концепция гравитационной метрики - или "падающей метрики" - предполагает наличие такого атрибута массы, как падение метрики к центру гравитации, и скорость этого падения равна второй космической скорости ВКС:  V = (2km/R)  

Итак, предположим, что в точке на удалении от центра R0 в момент времени t0 в свободное падение отпущено тело.

В этот момент тело имеет нулевую скорость относительно центра (в галилеевых координатах) и скорость относительно падающей метрики равной ВКС, направленное вверх. Обозначим эту скорость как Vт

Через единицу времени точка метрики, находившаяся в R0   продолжит свое падение и окажется на величину ВКС ниже, плюс увеличение расстояния за счет приращения скорости метрики в данной точке.

Найдем приращение скорости метрики для начального момента времени  на интервале dR

dV0 = d((2km/R0) )/dR = V0dR/2R0

Упомянутая точка метрики окажется ниже точки R0 на величину

dR = V0dt + V0dRdt/2R0

Тело в то же время поднимется вверх в метрике на величину своей скорости  в метрике

Vт = (2km/R0)

Таким образом, тело окажется ниже R0 на

dR0 = V0dt + V0dRdt/2R0 - Vтdt

Разделив обе части на dt получим соотношение для скорости тела.

dV0 = V0 + V0dR/2R0 - Vт

То есть через единицу времени dt тело приобретет приращение скорости dV0

Первое слагаемое в правой части уравнения есть текущая скорость падения метрики, второй - приращение скорости метрики на пройденном метрикой расстоянии, третий - постоянная, равная скорости тела в начальной точке относительно падающей метрики.

Рассмотрим выражение для приращение скорости метрики

dW = V0dR/2R0

в нем dR есть расстояние, пройденное метрикой в единицу времени, то есть равна скорости метрики в данной точке (отбрасываем малые второй степени).

Подставим и получаем

dW = V0V0dt/2R0

или подставляя выражение для ВКС

dW = (2km/R0)(2km/R0)dt/2R0 = kmdt/R20

тогда приращение скорости тела будет

dV0 = (2km/R0) + kmdt/R20  - Vт

Для каждой следующей единицы времени приращение скорости тела будет

dVi = (2km/Ri) + kmdt/R2i  - Vт

где Ri = Ri-1 - dVi-1dt

( Vi = Vi-1 + dVi-1

Итоговое приращение скорости тела за несколько интервалов времени будет равно сумме приращений скоростей за каждый интервал.

dV = ∑dVi

Вот где ошибка. Последнее значение dVi отнесенное к интервалу времени и есть скорость тела.

 dV = dVi/dt
Откорректировано 22.00 12.12.07г.
.
Последний шаг в поиске скорости падения тела на наперед заданный уровень Rx будет
при уменьшении Ri меньшего Rx
.
Полагаю, что для Сергея Хартикова с его 25 годами
не составит труда написать программку по приведенному алгоритму,
и провести расчет для поиска скорости падения тела
с радиуса 6370 км на радиус 6300 км
и сравнить результат с полученной мною скоростью тела 1171 м/сек
для тех же условий при использовании классической механики в

http://www.astronomy.ru/forum/index.php/topic,32822.msg607984.html#msg607984
' Ответ #187 : 05.12.2007 [23:54:14] '

Ожидаю полученную Вами цифру. Не формулы, а именно цифру.

С уважением Евгений.

P.S. Учел замечание Сергея и произвел правку настоящей реплики

1) вместо  km/R20, очевидно, следует читать  km*dt/R20 (это следует из ее вывода, а также из размерности),

« Последнее редактирование: 12.12.2007 [21:12:33] от еugeni »

Оффлайн Хартиков Сергей

  • *****
  • Сообщений: 7 329
  • Рейтинг: +33/-2
  • Мне нравится этот форум!
     Действительно, здесь нет ничего сложного. Начнем с того, что в формулах, очевидно, ошибки (или описки):

     1) вместо  km/R20, очевидно, следует читать  km*dt/R20 (это следует из ее вывода, а также из размерности),

     2) вместо Ri = Ri-1 - dVi-1dt, очевидно, следует читать Ri = Ri-1 - Vi-1dt (так как уменьшение высоты происходит не на dV*dt, а на V*dt).

     Простая программа на Паскале прилагается в файле (все значения - в системе единиц СИ), а результаты для разных dt (здесь справочно приведено правильное значение скорости тела V, полученное из классической механики):

dt  =   10.00000 sec
R0  =    6370000 m
Ri  =    6286774 m
Vi1 =     1383.7 m/sec
Vi  =     1545.6 m/sec
V   =     1179.6 m/sec

dt  =    1.00000 sec
R0  =    6370000 m
Ri  =    6298430 m
Vi1 =     2369.2 m/sec
Vi  =     2440.5 m/sec
V   =     1179.6 m/sec

dt  =    0.10000 sec
R0  =    6370000 m
Ri  =    6299374 m
Vi1 =     6679.6 m/sec
Vi  =     6742.6 m/sec
V   =     1179.6 m/sec

dt  =    0.01000 sec
R0  =    6370000 m
Ri  =    6299890 m
Vi1 =    20807.8 m/sec
Vi  =    20869.8 m/sec
V   =     1179.6 m/sec

dt  =    0.00100 sec
R0  =    6370000 m
Ri  =    6299944 m
Vi1 =    65788.3 m/sec
Vi  =    65850.3 m/sec
V   =     1179.6 m/sec

dt  =    0.00010 sec
R0  =    6370000 m
Ri  =    6299997 m
Vi1 =   207986.9 m/sec
Vi  =   208048.9 m/sec
V   =     1179.6 m/sec

dt  =    0.00001 sec
R0  =    6370000 m
Ri  =    6299999 m
Vi1 =   657821.8 m/sec
Vi  =   657883.7 m/sec
V   =     1179.6 m/sec

Как видно, с уменьшением шага dt скорость, рассчитанная по предложенному алгоритму возрастает. Собственно, а чего можно было ожидать от суммирования разницы скорости метрики с фиксированной Vт ? :)

Евгений, я, все же, ожидаю от Вас готового алгоритма, построенного на основе Вашей теории, и не хотел бы становиться "калькулятором" для подбора верного значения.

Оффлайн golos

  • *****
  • Забанен!
  • Сообщений: 2 230
  • Рейтинг: +1/-0
  • Упрямый альт


Евгений, я, все же, ожидаю от Вас готового алгоритма, построенного на основе Вашей теории, и не хотел бы становиться "калькулятором" для подбора верного значения.
Простите, уважаемый Хартиков, Вы не полагаете, что Евгений под выражением "падающая метрика" имеет в виду обычный гравпотенциал, зависящий, как известно, от радиуса?
Вы уверены, что не ошиблись?

Оффлайн еugeniАвтор темы

  • **
  • Сообщений: 84
  • Рейтинг: +0/-0
C первым замечанием

1) вместо  km/R20, очевидно, следует читать  km*dt/R20 (это следует из ее вывода, а также из размерности),

Несомненно согласен, в голове была "единица времени",
то есть 1 секунда.
Правку успел произвести.

Второе:
 2) вместо Ri = Ri-1 - dVi-1dt, очевидно, следует читать Ri = Ri-1 - Vi-1dt (так как уменьшение высоты происходит не на dV*dt, а на V*dt).


Нет.
Каждый раз рассматривается "удлиннение" расстояния в метрике за счет ее ускорения,
это увеличение расстояния учитывается каждый раз отдельно.
Собственно, разница в скоростях метрики на рассматриваемом расстоянии около 62 м\сек

Цитата:
.....второй - приращение скорости метрики на пройденном метрикой расстоянии, ....

Так что "подбора" нет. Обижаете.

С уважением Евгений
.


Оффлайн Хартиков Сергей

  • *****
  • Сообщений: 7 329
  • Рейтинг: +33/-2
  • Мне нравится этот форум!
     Цитата golos: "Вы не полагаете, что Евгений под выражением "падающая метрика" имеет в виду..."

     Откуда мне знать, что имеет в виду Евгений? Недавно он сказал, что я ничего не понял в его "падающей метрике". А кто понял? Когда я прочитал в его статье, что его "падающая метрика" позволяет объяснить гравитацию в том смысле, что можно отказаться от использования "силы гравитации" и использовать только понятие "падающей метрики", то сразу задал вопрос, как описывается свободное падение тела. Ответа я уже жду больше месяца. За это время я получил от него несколько утверждений без указания, как ими пользоваться. Я попробовал использовать так, как понял я - вместо анализа моих выводов Евгений просто заявил, что я ничего не понял :) Наконец, он четко сформулировал данный алгоритм, я составил программу. Ответ сильно расходится с классическим решением.

Оффлайн Хартиков Сергей

  • *****
  • Сообщений: 7 329
  • Рейтинг: +33/-2
  • Мне нравится этот форум!
     Цитата еugeni: "Второе:
 2) вместо Ri = Ri-1 - dVi-1dt, очевидно, следует читать Ri = Ri-1 - Vi-1dt (так как уменьшение высоты происходит не на dV*dt, а на V*dt).
Нет.
Каждый раз рассматривается "удлиннение" расстояния в метрике за счет ее ускорения,
это увеличение расстояния учитывается каждый раз отдельно.
Собственно, разница в скоростях метрики на рассматриваемом расстоянии около 62 м\сек
"

     Я это попробовал с самого начала, пока не внес предложенные ранее изменения. Ну, если хотите - вот Вам точно Ваш вариант:

dt  =   10.00000 sec
R0  =    6370000 m
Ri  =    6298535 m
Vi1 =     6984.2 m/sec
Vi  =     7146.5 m/sec
V   =     1179.6 m/sec

dt  =    1.00000 sec
R0  =    6370000 m
Ri  =    6299989 m
Vi1 =    69939.0 m/sec
Vi  =    70011.0 m/sec
V   =     1179.6 m/sec

dt  =    0.10000 sec
R0  =    6370000 m
Ri  =    6300000 m
Vi1 =   699941.3 m/sec
Vi  =   700004.3 m/sec
V   =     1179.6 m/sec

dt  =    0.01000 sec
R0  =    6370000 m
Ri  =    6300000 m
Vi1 =  6999949.5 m/sec
Vi  =  7000011.6 m/sec
V   =     1179.6 m/sec

dt  =    0.00100 sec
R0  =    6370000 m
Ri  =    6300000 m
Vi1 = 69999942.9 m/sec
Vi  = 70000004.9 m/sec
V   =     1179.6 m/sec

     Как видите, тут еще хуже :) Текст программы прилагается.

Оффлайн еugeniАвтор темы

  • **
  • Сообщений: 84
  • Рейтинг: +0/-0
Да, торопливость меня подвела. Суммирование должно было быть для dR(i)

Откорректировал тему в части "что есть окончательная скорость тела"
Последнее значение для V(i) и есть скорость.

Проверим это

dVi = (2km/Ri) + kmdt/R2i  - Vт

Найдем второе слагаемое при высоте 70 км.
Время падения из предыдущей темы мы знаем - оно равно 119 сек.

kmdt/R2i = 6.67*10-11  5.98*10+24 119/63702 = 1170м/сек

Сравнивая с Вашим 1180м/сек отнесем ошибку за счет расчета в одно действие.

Кстати, мне не ясно одно место в Вашей программе:

dVi := Sqrt(2 * km / Ri) + (km * dt / Sqr(Ri)) - Vt;

Что означает Sqr(Ri) ?

С уважением Евгений

P.S. У меня имеются сомнения в корректности определения dR(i),
еще не "прочувствовал" механизм. Думаю.

Е.
« Последнее редактирование: 12.12.2007 [21:59:32] от еugeni »

Оффлайн Хартиков Сергей

  • *****
  • Сообщений: 7 329
  • Рейтинг: +33/-2
  • Мне нравится этот форум!
     Цитата еugeni: "Что означает Sqr(Ri) ?"

     Это означает Ri в квадрате.

     В одном месте Вы написали dVi/dt, в другом Vi. В общем, вот Вам и то, и другое, и еще Vi/dt:

dt      =   10.00000 sec
R0      =    6370000 m
Ri      =    6298535 m
Vi      =     7146.5 m/sec
Vi/dt   =      714.7 m/sec^2
dVi     =      163.8 m/sec
dVi/dt  =       16.4 m/sec^2
V       =     1179.6 m/sec

dt      =    1.00000 sec
R0      =    6370000 m
Ri      =    6299989 m
Vi      =    70011.0 m/sec
Vi/dt   =    70011.0 m/sec^2
dVi     =       72.1 m/sec
dVi/dt  =       72.1 m/sec^2
V       =     1179.6 m/sec

dt      =    0.10000 sec
R0      =    6370000 m
Ri      =    6300000 m
Vi      =   700004.3 m/sec
Vi/dt   =  7000042.9 m/sec^2
dVi     =       63.0 m/sec
dVi/dt  =      630.0 m/sec^2
V       =     1179.6 m/sec

dt      =    0.01000 sec
R0      =    6370000 m
Ri      =    6300000 m
Vi      =  7000011.6 m/sec
Vi/dt   = 700001160.4 m/sec^2
dVi     =       62.1 m/sec
dVi/dt  =     6210.0 m/sec^2
V       =     1179.6 m/sec

dt      =    0.00100 sec
R0      =    6370000 m
Ri      =    6300000 m
Vi      = 70000004.9 m/sec
Vi/dt   = 70000004945.0 m/sec^2
dVi     =       62.0 m/sec
dVi/dt  =    62009.1 m/sec^2
V       =     1179.6 m/sec

     Все проблемы остались.

Оффлайн еugeniАвтор темы

  • **
  • Сообщений: 84
  • Рейтинг: +0/-0
А как Вы прокомментируете

kmdt/R2i = 6.67*10-11  5.98*10+24 119/63702 = 1170м/сек

Сравнивая с Вашим 1180м/сек отнесем ошибку за счет расчета в одно действие.


То есть за 119 сек получен адекватный ответ, а при меньших получается не то?

Давайте возъмем dt = 1 сек, и проведем первый такт

kmdt/R2i = 6.67*10-115.9810+24/63700002 = 9,8м/сек

что и есть на самом деле.

Формула дает правильные результаты,
трудности в ее формализации как алгоритма.

Стало быть. что-то не то с накоплением в программе.

Просится в расчете применить классическое увеличение расстояния при ускорении

 Ri  = Ri-1 - (km/R2i)(dt)2/2 


Беру тайм-аут для корректировки перевода формулы в алгоритм

О программе

Неясно, почему разность в скоростях метрики, которую Вы обозначили

V := Sqrt((2 * km / R1) - (2 * km / R0));

и которая равна в задаче 62м/сек в таблице обозначена как

dVi     =       62.0 m/sec

и что-то не то  с выводом на экран результатов.

А если Вы объясните мне, как запускать Вашу программу,
то отладка ее прошла бы значительно быстрее.

Или уж реанимировать БК-0010-01 и вспоминать BASIC

С уважением Евгений.

Оффлайн Хартиков Сергей

  • *****
  • Сообщений: 7 329
  • Рейтинг: +33/-2
  • Мне нравится этот форум!
     Цитата еugeni: "А как Вы прокомментируете kmdt/R2i = 6.67*10-11  5.98*10+24 119/63702 = 1170м/сек Сравнивая с Вашим 1180м/сек отнесем ошибку за счет расчета в одно действие. То есть за 119 сек получен адекватный ответ, а при меньших получается не то?"

     Очень просто: если умножить время падения на начальное ускорение, то получим почти правильное значение конечной скорости падения.

     Цитата еugeni: "Давайте возъмем dt = 1 сек, и проведем первый такт kmdt/R2i = 6.67*10-115.9810+24/63700002 = 9,8м/сек что и есть на самом деле. "

     И здесь нет ничего удивительного: это формула для ускорения свободного падения в данной точке.

     Цитата еugeni: "Формула дает правильные результаты, трудности в ее формализации как алгоритма. Стало быть. что-то не то с накоплением в программе. "

     Ну, это Ваши проблемы.

     Цитата еugeni: "Неясно, почему разность в скоростях метрики, которую Вы обозначили
V := Sqrt((2 * km / R1) - (2 * km / R0));
и которая равна в задаче 62м/сек в таблице обозначена как
dVi     =       62.0 m/sec
и что-то не то  с выводом на экран результатов.
"

     Через V я обозначил правильное значение конечной скорости падения. Она рассчитана по правилам ньютоновой механики и она не равна разности скоростей метрики, ее значение 1179,6 м/сек. На экран выводятся именно те переменные, которые рассчитаны по Вашему алгоритму - смотрите текст.

     Цитата еugeni: "А если Вы объясните мне, как запускать Вашу программу, то отладка ее прошла бы значительно быстрее. "

     Что значит "как запускать"? Программа написана на Паскале, компилировать ее можно любым компилятором Паскаля: "Turbo Pascal" для Dos, "Delphi" для Windows, "Free Pascal" для Windows и т.д.