Перейти на страницу файла на Викискладе

Файл:Newton versus Schwarzschild trajectories.gif

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Newton_versus_Schwarzschild_trajectories.gif(800 × 526 пкс, размер файла: 2,17 МБ, MIME-тип: image/gif, закольцованный, 500 фреймов, 15 с)

Примечание: По техническим причинам миниатюры подобных GIF-изображений высокого разрешения не анимируются.

Краткое описание

Описание
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 Kerr orbit, a=0.9

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 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

Я, владелец авторских прав на это произведение, добровольно публикую его на условиях следующей лицензии:
w:ru:Creative Commons
атрибуция распространение на тех же условиях
Этот файл доступен по лицензии Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International
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

  1. 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

Добавьте однострочное описание того, что собой представляет этот файл
orbit aroud a central mass, comparison Newton vs Einstein

Элементы, изображённые на этом файле

изображённый объект

У этого свойства есть некоторое значение без элемента в

image/gif

История файла

Нажмите на дату/время, чтобы посмотреть файл, который был загружен в тот момент.

Дата/времяМиниатюраРазмерыУчастникПримечание
текущий18:47, 30 сентября 2021Миниатюра для версии от 18:47, 30 сентября 2021800 × 526 (2,17 МБ)Yukterezrevert vandalism
15:03, 14 марта 2020Миниатюра для версии от 15:03, 14 марта 2020777 × 514 (7,97 МБ)Bürgerentscheidframes reduced and slightly resized to fit 100 MP limit
19:36, 11 июля 2018Миниатюра для версии от 19:36, 11 июля 2018800 × 526 (2,17 МБ)Yukterezchoosing dt/dτ instead of dτ/dt for the time dilation factor to fit existing conventions
08:31, 13 февраля 2017Миниатюра для версии от 08:31, 13 февраля 2017800 × 526 (2,17 МБ)Yukterezreduced filesize by 1MB by reducing the colors
08:15, 13 февраля 2017Миниатюра для версии от 08:15, 13 февраля 2017800 × 526 (3,1 МБ)YukterezUser created page with UploadWizard

Нет страниц, использующих этот файл.

Глобальное использование файла

Данный файл используется в следующих вики:

Метаданные