题目内容
【题目】如下图所示,质量分别为和的两个星球和在引力作用下都绕点做匀速圆周运动,星球和两者中心之间的距离为.已知、的中心和三点始终共线, 和分别在的两侧.引力常数为.
(1)求两星球做圆周运动的周期;
(2)在地月系统中,若忽略其他星球的影响.可以将月球和地球看成上述星球和,月球绕其轨道中心运行的周期记为.但在近似处理问题时,常常认为月球是绕地心做圆周运动的,这样算得的运行周期记为.已知地球和月球的质量分别为和.求与两者平方之比.(结果保留3位小数)
【答案】(1)(2)1.012
【解析】
解:(1)两星球围绕同一点O做匀速圆周运动,其角速度大小相同, 周期也相同,其所需向心力由两者间的万有引力提供,设A、B的轨道半径分别为r2、r1,由牛顿第二定律知:
对于B有
对于A有
又r1+r2=L
联立解得
(2)在地月系统中,由于地月系统旋转所围绕的中心不在地心,月球做圆周运动的周期可得出:
式中, 和分别是地球和月球的质量, 是地心与月心之间的距离.
若认为月球在地球的引力作用下绕地心做匀速圆周运动,则
式中, 为月球绕地心运动的周期.
得
则,
代入题给数据得.
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