题目内容
经过观察,科学家在宇宙中发现了许多孤立的双星系统.若双星系统中每个星体的质量都是M,两者相距为L(远大于星体半径),它们正绕两者连线的中点做圆周运动.
①试计算双星系统中的运动周期T计算;
②若实际观察到的运动周期为T观测,且T观测:T计算=1:
(N>1),为了解释T观测与T计算的不同,目前理论认为,宇宙中可能存在观察不到的暗物质,假定有一部分暗物质对双星运动产生影响,该部分物质的作用等效于暗物质集中在双星的连线的中点,试证明暗物质的质量M′与星体的质量M之比为 M′:M=N:4.
①试计算双星系统中的运动周期T计算;
②若实际观察到的运动周期为T观测,且T观测:T计算=1:
| N+1 |
(1)以双星系统中任一星球为研究对象,根据牛顿第二定律得
=M
?
得到 T算=
(2)设暗物质的总质量为m,由牛顿第二定律得
+
=M
?
解得:T测=
故:
=
=
=
若:T观测:T计算=1:
(N>1),则:N=
即:M′:M=N:4.
答:(1)该双星系统的运动周期 T算=
(2)略
| GM2 |
| L2 |
| 4π2 |
| T2 |
| L |
| 2 |
得到 T算=
|
(2)设暗物质的总质量为m,由牛顿第二定律得
| GM2 |
| L2 |
| GMM′ | ||
(
|
| 4π2 | ||
|
| L |
| 2 |
解得:T测=
|
故:
| T测 |
| T算 |
|
|
|
若:T观测:T计算=1:
| N+1 |
| 4M′ |
| M |
答:(1)该双星系统的运动周期 T算=
|
(2)略
练习册系列答案
相关题目