天體運動(dòng)是萬(wàn)有引力這一內容考察的重點(diǎn),而雙星問(wèn)題往往會(huì )出現在選擇題,甚至是多選題中也會(huì )涉及,所以判斷清楚雙星運動(dòng)中的向心力大小、加速度、角速度、線(xiàn)速度等,就能將這一類(lèi)題目都解決。兩顆質(zhì)量可以相比的恒星相互繞著(zhù)旋轉的現象,叫雙星。雙星問(wèn)題是萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的應用的一個(gè)重要內容,現就這類(lèi)問(wèn)題的處理作簡(jiǎn)要分析。
1.要明確雙星中兩顆子星做勻速圓周運動(dòng)的向心力來(lái)源
雙星中兩顆子星相互繞著(zhù)旋轉可看作勻速圓周運動(dòng),其向心力由兩恒星間的萬(wàn)有引力提
供。由于力的作用是相互的,所以?xún)勺有亲鰣A周運動(dòng)的向心力大小是相等的,利用萬(wàn)有引力定律可以求得其大小。
2.要明確雙星中兩顆子星勻速圓周運動(dòng)的運動(dòng)參量的關(guān)系
兩子星繞著(zhù)連線(xiàn)上的一點(diǎn)做圓周運動(dòng),所以它們的運動(dòng)周期是相等的,角速度也是相等
的,所以線(xiàn)速度與兩子星的軌道半徑成正比。
3.要明確兩子星圓周運動(dòng)的動(dòng)力學(xué)關(guān)系。
設雙星的兩子星的質(zhì)量分別為M1和M2,相距L,M1和M2的線(xiàn)速度分別為v1和v2,角
注:在這里要特別注意的是在求兩子星間的萬(wàn)有引力時(shí)兩子星間的距離不能代成了兩子星做圓周運動(dòng)的軌道半徑。
【例題】?jì)深w靠得很近的天體稱(chēng)為雙星,它們都繞兩者連線(xiàn)上某點(diǎn)做勻速圓周運動(dòng),因而不至于由于萬(wàn)有引力而吸引到一起,以下說(shuō)法中正確的是( )
A.它們做圓周運動(dòng)的角速度之比與其質(zhì)量成反比。
B.它們做圓周運動(dòng)的線(xiàn)速度之比與其質(zhì)量成反比。
C.它們做圓周運動(dòng)的半徑與其質(zhì)量成正比。
D.它們做圓周運動(dòng)的半徑與其質(zhì)量成反比。