Файл:Newton versus Schwarzschild trajectories.gif
Этот файл находится на Викискладе и может использоваться другими проектами. Информация с его страницы описания приведена ниже.
Краткое описание
| ОписаниеNewton versus Schwarzschild trajectories.gif |
English: Comparison of a testparticle's trajectory in Newtonian and Schwarzschild spacetime in the strong gravitational field (r0=10rs=20GM/c²). The initial velocity in both cases is 126% of the circular orbital velocity. φ0 is the launching angle (0° is a horizontal shot, and 90° a radially upward shot). Since the metric is spherically symmetric the frame of reference can be rotated so that Φ is constant and the motion of the test-particle is confined to the r,θ-plane (or vice versa). |
| Дата | |
| Источник | Собственная работа - Mathematica Code |
| Автор | Yukterez (Simon Tyran, Vienna) |
| Другие версии |
|
Equations of motion
Newton
In spherical coordinates and natural units of , where lengths are measured in
and times in
, the motion of a testparticle in the presence of a dominant mass is defined by
The initial conditions are
The overdot stands for the time-derivative. is the angular coordinate,
the local elevation angle архивная копия в
Wayback Machine of the test particle, and
it's velocity.
and
, where the kinetic
and potential
component (all in units of
) give the total energy
, and the angular momentum, which is given by
(in units of
) where
is the transverse and
the radial velocity component, are conserved quantities.
Schwarzschild
The equations of motion [1] in Schwarzschild-coordinates are
which is except for the term identical with Newton, although the radial coordinate has a different meaning (see farther below). The time dilation is
The coordinates are differentiated by the test particle's proper time , while
is the coordinate time of the bookkeeper at infinity. So the total coordinate time ellapsed between the proper time interval
is
The local velocity (relative to the main mass) and the coordinate celerity are related by
for the input and
for the output of the transverse
and
or the other way around
for the radial
component of motion.
The shapiro-delayed velocity in the bookeeper's frame of reference is
and
The initial conditions in terms of the local physical velocity are therefore
The horizontal and vertical components differ by a factor of
because additional to the gravitational time dilation there is also a radial length contraction of the same factor, which means that the physical distance between
and
is not
but
due to the fact that space around a mass is not euclidean, and a shell of a given diameter contains more volume when a central mass is present than in the absence of a such.
The angular momentum
in units of and the total energy as the sum of rest-, kinetic- and potential energy
in units of , where
is the test particle's restmass, are the constants of motion. The components of the total energy are
for the kinetic plus
for the potential energy plus
, the test particle's invariant rest mass.
The equations of motion in terms of and
are
or, differentiated by the coordinate time
with
where in contrast to the overdot, which stands for , the overbar denotes
.
For massless particles like photons in the formula for
and
is replaced with
and the
in the equations of motion set to
, with
as Planck's constant and
for the photon's frequency.
Лицензирование
- Вы можете свободно:
- делиться произведением – копировать, распространять и передавать данное произведение
- создавать производные – переделывать данное произведение
- При соблюдении следующих условий:
- атрибуция – Вы должны указать авторство, предоставить ссылку на лицензию и указать, внёс ли автор какие-либо изменения. Это можно сделать любым разумным способом, но не создавая впечатление, что лицензиат поддерживает вас или использование вами данного произведения.
- распространение на тех же условиях – Если вы изменяете, преобразуете или создаёте иное произведение на основе данного, то обязаны использовать лицензию исходного произведения или лицензию, совместимую с исходной.
References
- ↑ Cole Miller for the Department of Astronomy, University of Maryland: ASTR 498, High Energy Astrophysics
Usage in Wikipedia Articles
en.wikipedia.org
de.wikipedia.org
ru.wikipedia.org
es.wikipedia.org
zh.wikipedia.org
Краткие подписи
Элементы, изображённые на этом файле
изображённый объект
Некоторое значение без элемента в Викиданных
21 мая 2016
image/gif
История файла
Нажмите на дату/время, чтобы увидеть версию файла от того времени.
| Дата/время | Миниатюра | Размеры | Участник | Примечание | |
|---|---|---|---|---|---|
| текущий | 19:47, 30 сентября 2021 | 800 × 526 (2,17 МБ) | wikimediacommons>Yukterez | revert vandalism |
Использование файла
Нет страниц, использующих этот файл.
