题目内容
神秘的黑洞是近代引力理论所预言的一种特殊天体,探寻黑洞的方案之一是观测双星系统的运动规律。天文学家观测河外星系大麦哲伦云时,发现了LMCX-3双星系统,它由可见星A和不可见的暗星B构成,两星可视为质点,不考虑其他天体的影响,A、B围绕两者连线上的O点做匀速圆周运动,它们之间的距离保持不变,如图所示。
(1)可见星A所受暗星B的引力FA可等效为位于O点处质量为m′的星体(视为质点)对它的引力,设A和B的质量分别为m1、m2,试求m′(用m1、m2表示);
(2)已知A的质量m1,暗星B的质量m2,引力常量为G,由观测能够得到可见星A的运行速率v,求:可见星A运行周期T.
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(1)设A、B的圆轨道半径分别为r1、r2,由题意知,A、B做匀速圆周运动的角速相同,设为ω。由牛顿运动定律,有
A、B之间的距离 r=r1+r2
由万有引力定律,有 FA=
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由以上程式可得
(2)由牛顿第二定律,有
(或
)
可见星A的周期
解得
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