Mathematischer Anhang

Kapitel 4b: Bewegung in der Newtonschen Metrik

Die Newtonsche Metrik lautet in Kugelkoordinaten
Metrik in Kugelkoordinaten
mit dem Gravitationspotential Gravitationspotential (vgl. Beziehung (11)).

Analog zur Schwarzschild-Metrik (vgl. Kapitel 3b: Bewegung in der Schwarzschild-Metrik) erhalten wir die gesuchten Bewegungsgleichungen als Euler-Lagrange-Gleichungen mit dem Ansatz der Lagrange-Funktion
Lagrangefunktion
Auch hier erfüllen wir durch geeignete Drehung des Koordinatensystems die Anfangsbedingungen theta gleich pi/2 und dtheta / dtau gleich null und können deshalb von der vereinfachten Lagrangefunktion
Lagrangefunktion
ausgehen.
Da phi zyklische Koordinate ist, gilt ein Erhaltungssatz
Gleichung für phi      bzw.     Gleichung für phi
Wir setzen nun die Euler-Lagrangesche Gleichung für die Koordinate r an und berücksichtigen, daß auch hier d tau fast d t ist
Euler-Lagrangesche Gleichung für die Koordinate r
Wir erhalten schließlich die Bewegungsgleichung

(11a) Bewegungsgleichung
mit dem effektiven Potential phi eff.
(vgl. Kapitel 3b: Bewegung in der Schwarzschild-Metrik)

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Die Allgemeine Relativitätstheorie, leicht verständlich erzählt - © Martin Kornelius 2016