题目内容

已知物体从地球上的逃逸速度,其中G、M、R分别是万有引力常量、地球的质量和半径。已知G=6.67×10-11 N·m2/kg2、光速c=2.99×108 m/s,求下列问题:
(1)逃逸速度大于真空中光速的天体叫做黑洞,设某黑洞的质量等于太阳的质量M=1.98×1030 kg,求它可能的最大半径;
(2)在目前天文观测范围内,物质的平均密度为0.4 kg/m3,如果认为我们的宇宙是这样一个均匀大球体,其密度使得它的逃逸速度大于光在真空中的速度c,因此任何物体都不能脱离宇宙。问宇宙的半径至少为多大?
解:(1)由题目所提供的信息可知,任何天体都存在其所对应的逃逸速度v,对于黑洞来说,其逃逸速度大于真空中的光速,即v>c,所以,即大阳成为黑洞时的最大半径为2.93 km
(2)把宇宙视为一普通天体,则质量为,其中R为宇宙半径,ρ为宇宙密度
则宇宙所对应的逃逸速度为v
由于宇宙密度使其逃逸速度大于光速,即v>c,由以上的三个关系可得
练习册系列答案
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