現(xiàn)代觀測表明,由于引力作用,恒星有“聚集”的特點,.眾多的恒星組成不同層次的恒星系統(tǒng),最簡單的恒星系統(tǒng)是兩顆互相繞轉(zhuǎn)的雙星,如圖所示,兩星各以一定速率繞其連線上某一點勻速轉(zhuǎn)動,這樣才不至于因萬有引力作用而吸引在一起,已知雙星質(zhì)量分別為m1、m2,它們間的距離始終為L,引力常數(shù)為G,求:?
(1)雙星旋轉(zhuǎn)的中心O到m1的距離;?
(2)雙星的轉(zhuǎn)動周期.?
分析:雙星在相互之間的萬有引力作用下,繞連線上的O點做周期相同的勻速圓周運動,根據(jù)牛頓第二定律分別對兩星進行列式,來求解.
解答:解:(1)設m1到中心O的距離為x,雙星的周期相同,由萬有引力充當向心力,向心力大小相等得:F=F
知:G
m1m2
L2
=m1x
4π2
T2
…①
G
m1m2
L2
=m2(L-x)
4π2
T2
…②
聯(lián)立①②求解得:x=
m2
m1+m2
L
…③
(2)由①③解得:T=2πL
L
G(m1+m2)

答:(1)雙星旋轉(zhuǎn)的中心O到m1的距離是
m2
m1+m2
L
;?
(2)雙星的轉(zhuǎn)動周期是2πL
L
G(m1+m2)
點評:這道題充分體現(xiàn)了利用雙星系統(tǒng)的特點來解題的思路.
雙星特點:1.繞同一中心轉(zhuǎn)動的角速度和周期相同.
2.由相互作用力充當向心力,向心力相同.
練習冊系列答案
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現(xiàn)代觀測表明,由于引力的作用,恒星有“聚焦”的特點,眾多的恒星組成不同層次的恒星系統(tǒng),最簡單的恒星系統(tǒng)是兩顆互相繞轉(zhuǎn)的雙星.它們以兩者連線上的某點為圓心做勻速圓周運動,這樣就不至于由于萬有引力的作用而吸引在一起.設某雙星中A、B兩星的質(zhì)量分別為m 和 3m,兩星間距為L,在相互間萬有引力的作用下,繞它們連線上的某點O轉(zhuǎn)動,則O點距B星的距離是多大?它們運動的周期為多少?

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(1) 雙星旋轉(zhuǎn)的中心O到m1的距離;

(2) 雙星的轉(zhuǎn)動角速度。

 

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(1)雙星旋轉(zhuǎn)的中心O到m的距離;?(5分)

(2)雙星的轉(zhuǎn)動周期.?(5分)

 

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