题目内容

天文观测中发现宇宙中存在着“双星”,所谓双星,是两颗质量相近,分别为m1和m2的恒星,它们的距离为r,而r远远小于它们跟其它天体之间的距离,这样的双星将绕着它们的连线上的某点O作匀速圆周运动.求:
(1)这两颗星到O点的距离r1、r2各是多大
(2)双星的周期.
分析:双星以两者连线上某点为圆心,各自做匀速圆周运动,向心力由对方的万有引力提供,而且双星的条件是角速度相同,根据牛顿第二定律隔离两个天体分别研究,再求解双星运行轨道半径和周期.
解答:精英家教网解:(1)如图,
设双星中质量为m1的天体轨道半径为r1,质量为m2的天体轨道半径为r2
据万有引力定律和牛顿第二定律,得:G
m1m2
r2
=m1ω2r1
----①
G
m1m2
r2
=m2ω2r2
----②
r1+r2=r----③
由①②③联立解得:r1=
m2
m1+m2
r

r2=
m1
m1+m2
r

(2)
再由:G
m1m2
r2
=m2(
T
)
2
r
2

运行的周期T=2πr
r
G(m1+m2)

答:(1)这两颗星到O点的距离r1、r2分别为r1=
m2
m1+m2
r
r2=
m1
m1+m2
r

(2)双星的周期为2πr
r
G(m1+m2)
点评:本题是双星问题,与卫星绕地球运动模型不同,两颗星都绕同一圆心做匀速圆周运动,关键抓住条件:周期相同.
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