考虑一有心力作用在一质点上,由极坐标运动方程得F(r)==md^2r/dt^2-mω^2r(1)
由角动量守恒定律得mωr^2==L(2)
将(2)代入(1),消去ω,得F(r)==md^2r/dt^2-L^2/(mr^3)(3)
引入参数u==1/r
则dr/dt==dr/du*du/dθ*dθ/dt==-L/m*(du/dθ)(4)
则d^2r/dt^2==-L^2u^2/m^2*(d^2u/dθ^2)(5)
将(5)代入(3),则有
F(r)==-L^2u^2/m*(d^2u/dθ^2)-L^2u^3/m(6)
此即比纳公式.
这是函数求导的概念,r是t的函数,d^2r/dt^2表示r对t求二阶导数。如r=t^3,则一阶导数为dr/dt=3t^2二阶导数为d^2r/dt^2=d(dr/dt)/dt=6t