双星间的距离减小、双星运动的角速度,周期如何变化

问题描述:

双星间的距离减小、双星运动的角速度,周期如何变化

设双星系统中,两个星体的质量分别是M1和M2,两个星体之间的距离是L,它们以连线中某点为圆心做相等周期的匀速圆周运动。
设圆心离M1的距离是 r1,离M2的距离是 r2,角速度是ω,周期是T,M1的线速度是V1,M2的线速度是V2
即 r1+r2=L ----------方程1
由万有引力提供向心力 得
G*M1*M2 / L^2=M1*ω^2 * r1 ----方程2
G*M1*M2 / L^2=M2*ω^2 * r2 ----方程3
由方程2和3 得 M1*r1=M2*r2
由方程1和上式联立 得 r1=M2*L / ( M1+M2 ) ,r2=M1*L / ( M1+M2 )
由方程2及所求得的 r1结果式 得 ω=G*M2 / ( r1*L^2 )=根号[ G*( M1+M2) / L^3 ]
周期是 T=2π / ω=2π* 根号 { L^3 / [ G*( M1+M2) ] }
M1的线速度是 
V1=ω*r1={根号[ G*( M1+M2) / L^3 ]}*[ M2*L / ( M1+M2 )]=根号{G*M2^2 / [ (M1+M2)*L ] }
M2的线速度是
V2=ω*r2={根号[ G*( M1+M2) / L^3 ]}*[ M1*L / ( M1+M2 )]=根号{G*M1^2 / [ (M1+M2)*L ] }
讨论:由 ω=根号[ G*( M1+M2) / L^3 ] 知,当双星间的距离L减小时,它们的角速度ω会增大。
  由 V1=根号{G*M2^2 / [ (M1+M2)*L ] } 和 V2=根号{G*M1^2 / [ (M1+M2)*L ] } 知,当双星间的距离L减小时,它们的线速度都会增大。
  由于当双星间的距离L减小时,它们的角速度ω会增大,所以它们的周期就会减小。

角速度变大,线速度变大,周期变小。 需要推导吗?

根据F=GmM/(r^2),距离减小,万有引力增大;又万有引力提供向心力,依据F=m(w^2)r,所以角速度w增大;依据T=2派/w,所以周期T减小;依据V=√(GM/r),所以线速度V增大