Naar inhoud springen

Bestand:Newton versus Schwarzschild trajectories.gif

Pagina-inhoud wordt niet ondersteund in andere talen.
Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie

Newton_versus_Schwarzschild_trajectories.gif(800 × 526 pixels, bestandsgrootte: 2,17 MB, MIME-type: image/gif, herhalend, 500 frames, 15 s)

Let op: vanwege technische beperkingen, kunnen miniaturen van GIF-afbeeldingen met een hoge resolutie niet geanimeerd worden weergegeven.


Beschrijving

Beschrijving
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).
Datum
Bron Eigen werk - Mathematica Code
Auteur Yukterez (Simon Tyran, Vienna)
Andere versies 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.

Licentie

Ik, de auteursrechthebbende van dit werk, maak het hierbij onder de volgende licentie beschikbaar:
w:nl:Creative Commons
naamsvermelding Gelijk delen
Dit bestand is gelicenseerd onder de Creative Commons Naamsvermelding-GelijkDelen 4.0 Internationaal licentie.
De gebruiker mag:
  • Delen – het werk kopiëren, verspreiden en doorgeven
  • Remixen – afgeleide werken maken
Onder de volgende voorwaarden:
  • naamsvermelding – U moet op een gepaste manier aan naamsvermelding doen, een link naar de licentie geven, en aangeven of er wijzigingen in het werk zijn aangebracht. U mag dit op elke redelijke manier doen, maar niet zodanig dat de indruk wordt gewekt dat de licentiegever instemt met uw werk of uw gebruik van zijn werk.
  • Gelijk delen – Als u het werk heeft geremixt, veranderd, of erop heeft voortgebouwd, moet u het gewijzigde materiaal verspreiden onder dezelfde licentie als het oorspronkelijke werk, of een daarmee compatibele licentie.

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

Bijschriften

Beschrijf in één regel wat dit bestand voorstelt
orbit aroud a central mass, comparison Newton vs Einstein

Items getoond in dit bestand

beeldt af

image/gif

Bestandsgeschiedenis

Klik op een datum/tijd om het bestand te zien zoals het destijds was.

Datum/tijdMiniatuurAfmetingenGebruikerOpmerking
huidige versie30 sep 2021 20:47Miniatuurafbeelding voor de versie van 30 sep 2021 20:47800 × 526 (2,17 MB)Yukterezrevert vandalism
14 mrt 2020 17:03Miniatuurafbeelding voor de versie van 14 mrt 2020 17:03777 × 514 (7,97 MB)Bürgerentscheidframes reduced and slightly resized to fit 100 MP limit
11 jul 2018 21:36Miniatuurafbeelding voor de versie van 11 jul 2018 21:36800 × 526 (2,17 MB)Yukterezchoosing dt/dτ instead of dτ/dt for the time dilation factor to fit existing conventions
13 feb 2017 10:31Miniatuurafbeelding voor de versie van 13 feb 2017 10:31800 × 526 (2,17 MB)Yukterezreduced filesize by 1MB by reducing the colors
13 feb 2017 10:15Miniatuurafbeelding voor de versie van 13 feb 2017 10:15800 × 526 (3,1 MB)YukterezUser created page with UploadWizard

Geen enkele pagina gebruikt dit bestand.

Globaal bestandsgebruik

De volgende andere wiki's gebruiken dit bestand:

Metadata