Tracé des différents types de solutions du problème des deux corps

Auteur ou autrice : Maxime Chupin.

Mise en ligne le 25 janvier 2023

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Voici un tracé des différents types de solutions du problème des deux corps en mécanique céleste.

En coordonnées polaires $(r,\theta)$, les solutions sont $$ r(\theta) = \frac{p}{1+e\cos\theta}.$$

Suivant la valeur de $e$ on a soit une ellipse, une parabole ou une hyperbole.

Code


%@Auteur : Maxime Chupin
%@Année : 2023

beginfig(1);
  u:= 0.75cm;
  a := 4.4u;
  b:= 3u;
  c := sqrt(a**2-b**2);
  pair O;
  O := (c,0);
  rotation := 20;
  path parabole, hyperbole;
  for i:=-20 step 0.5 until 20:
    if(i=-20):
      parabole := u*(i,0.3*i**2-0.9);
    else:
      parabole := parabole--u*(i,0.3*i**2-0.9);
    fi;
  endfor;

  p:=3.2;
  e:=1.8;
  debut := -120;
  fin := 120;
  for i:=debut step 0.5 until fin :
    if(i=debut):
      hyperbole := u*p/(1.0+e*cosd(i))*(cosd(i),sind(i));
    else:
      hyperbole := hyperbole -- u*p/(1.0+e*cosd(i))*(cosd(i),sind(i));
    fi;
  endfor;

  pair M,Ox;
  Ox := (5u,0);
  M := u*(3,0.3*3**2-0.9) rotated 90 shifted O;
  draw ((-10u,0)--(5u,0)) rotated rotation dashed evenly;
  draw fullcircle xscaled 2a yscaled 2b rotated rotation withcolor (0.7,0.1,0.1)
  withpen pencircle scaled 1pt;
  draw parabole rotated 90 shifted O rotated rotation withcolor (1,0.6,0.)
  withpen pencircle scaled 1pt;
  draw hyperbole shifted (O-(0.5u,0)) rotated rotation withcolor (0.4,0.08,0.75)
  withpen pencircle scaled 1pt;
  draw (O--M) rotated rotation;
  path arc[];
  arc1 = (fullcircle rotated angle (Ox-O) scaled u shifted O cutafter (O--M))
    rotated rotation;
  drawarrow arc1;
  label.urt(btex $\theta$ etex, point 1.5 of arc1);
  dotlabel.llft(btex $M(r,\theta)$ etex, M rotated rotation);
  dotlabel.lft(btex Foyer etex, O rotated rotation);
  clip currentpicture to (unitsquare scaled 10u shifted (u*(-5,-5)));
  label(btex $e<1$ etex, (-4u,-3u)) withcolor (0.7,0.1,0.1);
  label(btex $e=1$ etex, (4u,3u)) withcolor (1,0.6,0.0);
  label(btex $e>1$ etex, (0u,4.5u)) withcolor (0.4,0.08,0.75);

endfig;
end.

Mots clés : mécanique célestephysiqueellipseparabolehyperboleNewtonmathématiquesTeX

Cet exemple fait partie de la collection d’exemples Mécanique céleste.

Fichiers


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