物体沿质量为M、半径为R星球的表面做匀速圆周运动所需的速度v1叫做该星球第一宇宙速度;只要物体在该星球表面具有足够大的速度v2,就可以脱离该星球的万有引力而飞离星球(即到达到
问题描述:
物体沿质量为M、半径为R星球的表面做匀速圆周运动所需的速度v1叫做该星球第一宇宙速度;只要物体在该星球表面具有足够大的速度v2,就可以脱离该星球的万有引力而飞离星球(即到达到距星球无穷远处),这个速度叫做该星球第二宇宙速度.理论上可以证明v2=
v1.一旦该星球第二宇宙速度的大小超过了光速C=3.0×108m,则该星球上的任何物体(包括光子)都无法摆脱该星球的引力,于是它就将与外界断绝了一切物质和信息的交流.从宇宙的其他部分看来,它就像是消失了一样,这就是所谓的“黑洞”.试分析一颗质量为M=2.0×1031kg的恒星,当它的半径坍塌为多大时就会成为一个“黑洞”?(计算时取引力常量G=6.7×10-11N•m2/kg2,答案保留一位有效数字.)
2
答
根据万有引力是物体沿星球表面做匀速圆周运动的向心力:GMmR2=mv21R又知:v2=2v1由题知若黑洞形成,则第二宇宙速度至少要大于光速,令:v2=C由以上三式得:R=2GMC2=2×6.7×10-11×2.0×1031(3.0×108)2=3×104m答:...