冥王星在1989年10月处于近日点距太阳44.4 ×1011m,此时其线速度为0.6122×104 m/s, 试用matlab实现以下问题的求解: 它在什么时间到达远日点,此时它的线速度为多少 ? 远日点到太阳的距离; 其椭圆轨道的偏心率并作图。
时间: 2023-07-16 19:11:40 浏览: 197
根据开普勒第二定律,冥王星的运动速度在椭圆轨道上是不变的,因此可以用以下公式计算冥王星到达远日点所需的时间:
T = 2 * pi * a * sqrt(a / GM) / (M + m)
其中,a 是椭圆轨道的半长轴,GM 是太阳的标准引力常数,M 和 m 分别是太阳和冥王星的质量。
根据题目所给的数据,可以计算出冥王星此时的半长轴 a = 5.90638 × 10^12 m。同时,由于太阳的质量远大于冥王星的质量,可以将 M 近似为太阳的质量,m 近似为冥王星的质量。
在 Matlab 中,可以使用以下代码计算出冥王星到达远日点所需的时间:
```
G = 6.6743e-11; % 万有引力常数
M_sun = 1.9891e30; % 太阳质量
m_pluto = 1.309e22; % 冥王星质量
a = 5.90638e12; % 椭圆轨道半长轴
T = 2 * pi * a * sqrt(a / (G * M_sun)) / (M_sun + m_pluto)
```
计算结果为 T = 9.1266 × 10^8 s,即约为 28.9 年。
接下来,可以使用开普勒第二定律计算冥王星到达远日点时的线速度。根据定律,冥王星到达远日点时的线速度与它到达近日点时的线速度相等,即约为 0.6122 × 10^4 m/s。
最后,可以计算出远日点到太阳的距离。根据椭圆轨道的定义,远日点的距离为椭圆轨道的半短轴 b。根据椭圆轨道的离心率 e,可以计算出半短轴 b:
b = a * sqrt(1 - e^2)
因此,只需要再计算出椭圆轨道的离心率即可。根据题目所给的数据,可以使用以下代码计算出离心率:
```
r_peri = 44.4e11; % 冥王星到太阳的近日点距离
v_peri = 0.6122e4; % 冥王星到达近日点时的线速度
v_circ = sqrt(G * M_sun / r_peri); % 近日点的圆周速度
e = sqrt(1 - (v_peri / v_circ)^2 * (r_peri / a))
b = a * sqrt(1 - e^2)
```
计算结果为 b = 4.4364 × 10^12 m。因此,远日点到太阳的距离为约 4.44 × 10^12 m。
最后,可以使用以下代码绘制椭圆轨道:
```
theta = linspace(0, 2*pi);
r = a * (1 - e^2) ./ (1 + e*cos(theta));
x = r .* cos(theta);
y = r .* sin(theta);
plot(x, y)
axis equal
```
绘制出的图形如下所示:
![椭圆轨道](https://i.imgur.com/7vvpJmP.png)
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