太阳系以外存在着许多恒星与行星组成的双星系统.它们运行的原理可以理解为,质量为M的恒星和质量为m的行星(M>m),在它们之间的万有引力作用下有规则地运动着.如图所示,我们可

问题描述:

太阳系以外存在着许多恒星与行星组成的双星系统.它们运行的原理可以理解为,质量为M的恒星和质量为m的行星(M>m),在它们之间的万有引力作用下有规则地运动着.如图所示,我们可认为行星在以某一定点C为中心、半径为a的圆周上做匀速圆周运动(图中没有表示出恒星).设万有引力常量为G,恒星和行星的大小可忽略不计.

(1)恒星与点C间的距离是______;
(2)试在图中粗略画出恒星运动的轨道和位置;
(3)计算恒星的运行速率v.

(1)对行星m,F=mω2Rm…①
对恒星M,F′=Mω2RM…②
则得 RM

m
M
a
(2)恒星与行星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动,恒星、行星与圆心C总在同一直线上,恒星运动的轨道和位置大致如图.
(3)对恒星M:
Mv2
RM
=G
Mm
(Rm+RM)2

代入数据得 v=
m
M+m
GM
a

答:(1)
m
M
a

(2)如图所示.
(3)恒星的运行速率v为
m
M+m
GM
a