题目内容
【题目】假设宇宙中存在一些离其它恒星较远的、由质量相等的四颗星组成的四星系统,设其它星体对它们的引力作用可忽略.已知稳定的四星系统存在两种基本的构成形式,一种形式是三颗星位于等边三角形的三个顶点上,第四颗位于其中心,并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行;另一种形式是四颗星位于正方形的四个顶点上,围绕正方形的中心做圆轨道运行.设每颗星体的质量均为m,它们做圆周运动的半径为R,试分别求出这两种情况下四星系统的运动周期T1和T2.(已知万有引力常量为G)
【答案】
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【解析】![]()
第一种情况,O对A的作用力为: ![]()
设A、C距离为r,则:r=2Rcos 30°
C对A的作用力为:
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B、C对A的合力为:F2=2F′cos 30°=![]()
故对A有:F1+F2=![]()
联立解得:T1=![]()
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第二种情况,D对A的作用力为:F1=![]()
C对A的作用力为: ![]()
B、C对A的合力为![]()
故对A有:F1+F2=![]()
联立解得:T2=4πR![]()
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