现代观测表明,由于引力的作用,恒星有“聚焦”的特点,众多的恒星组成不同层次的恒星系统,最简单的恒星系统是两颗互相绕转的双星.它们以两者连线上的某点为圆心做匀速圆周运动,这样就不至于由于万有引力的作用而吸引在一起.设某双星中A、B两星的质量分别为m 和 3m,两星间距为L,在相互间万有引力的作用下,绕它们连线上的某点O转动,则O点距B星的距离是多大?它们运动的周期为多少?

问题描述:

现代观测表明,由于引力的作用,恒星有“聚焦”的特点,众多的恒星组成不同层次的恒星系统,最简单的恒星系统是两颗互相绕转的双星.它们以两者连线上的某点为圆心做匀速圆周运动,这样就不至于由于万有引力的作用而吸引在一起.设某双星中A、B两星的质量分别为m 和 3m,两星间距为L,在相互间万有引力的作用下,绕它们连线上的某点O转动,则O点距B星的距离是多大?它们运动的周期为多少?

设O点距B星的距离为x,双星运动的周期为T,由万有引力提供向心力.
对于B星:G

3m2
L2
=3mx(
T
2
对于A星:G
3m2
L2
=m(L-x) (
T
2
解得:
L−x
x
=3
即:
x=
1
4
L
则双星周期为:
T=πL
L
Gm

答:O点距B星的距离是x=
1
4
L.它们运动的周期为T=πL
L
Gm

答案解析:双星在相互之间的万有引力作用下,绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力分别对两星进行列式,来求解.
考试点:万有引力定律及其应用.
知识点:这道题充分体现了利用双星系统的特点来解题的思路.
双星特点:1.绕同一中心转动的角速度和周期相同.2.由相互作用力充当向心力,向心力相同.