同學們大家好,歡迎來到十點課,跟勇哥學物理。 今天距離高考還有89天。 我們分享的主題是:引力雙星系統(tǒng)。
在上一課中,我們討論了人造衛(wèi)星,特別是同步衛(wèi)星。
對于同步衛(wèi)星來說,其運動的物理量:線速度、角速度、加速度、周期和半徑都是相同的。
同步衛(wèi)星的運動物理量是相同的。 由于同步衛(wèi)星的質量可能不同高中物理向心力公式,它們所受到的引力和向心力也可能不同。
這就是我們上節(jié)課講的關于地球同步衛(wèi)星的知識。
在談雙星系統(tǒng)之前,我們先補充一個關于衛(wèi)星能源的問題。
衛(wèi)星在軌道上做勻速圓周運動,具有動能和引力勢能。
動能Ek=mv2/2,我們還可以提供重力向心力物理資源網,
GMm/r2=mv2/r,推導出Ek=mv2/2=GMm/2r,即衛(wèi)星的動能。
衛(wèi)星除了動能外,還有重力勢能,重力勢能:-GMm/2r;
我們高中課本上沒有提到重力勢能的公式,所以如果你考重力勢能,一定要在題干中給出這個公式。
一般來說,無窮遠處的引力勢能為零。 如果衛(wèi)星從無窮遠處向地球運動,那么重力會做正功,勢能會減少,因此重力勢能會取負值。
如果衛(wèi)星沿橢圓軌道運動(如圖所示),從 P 到 Q 或從 Q 到 P,則在此運動過程中機械能守恒。
也就是說P點的動能加上勢能等于Q點的動能加上勢能,這就是衛(wèi)星的能量。 正常情況下,天空中運行的衛(wèi)星的機械能是守恒的。
我們可以根據守恒公式計算出衛(wèi)星在不同軌道上的線速度或其他物理量。 我們將在以后的講座中討論幾個例子。
現在我們來談談雙星系統(tǒng)。 雙星系統(tǒng)其實比較簡單。 我們之所以談論它,是因為它有些特殊。
對于雙星系統(tǒng),兩顆行星A和B繞直線上的某一點做圓周運動(補充:距離為L,周期為T),
任何圓周運動都需要力來提供向心力,雙星也提供引力來提供向心力。
我們分別研究A和B。 對于行星 A,重力提供向心力。
GMaMb/L2=Mav2/r1; 化簡后可求出B行星MB的質量
同樣對于B行星,重力提供向心力,簡化后可以得到A行星的質量。
計算行星 A 和行星 B 的質量并將它們相加即可得到雙星系統(tǒng)的總質量。
在雙星系統(tǒng)的問題中,求總質量是一個經常被問到的問題。
制定公式時要注意兩點:
首先,在雙星系統(tǒng)中,兩顆行星AB的周期T是相同的,因為A自轉一周,B也必須自轉一周。
兩行星的周期T相同,因此它們運動的角速度ω也相同。
其次,也是最重要的,兩顆行星做勻速圓周運動高中物理向心力公式,它們運動的半徑r與兩顆行星之間的距離L不同。
所以我們在列出重力提供的向心力公式時,一定要特別注意這一點。
如果兩顆行星質量相同,則它們的圓周運動中心與AB連線的中點重合。
如果兩顆行星的質量不一樣,那么圓心就不會在中點,而是會更靠近質量更大的天體。 這是一個雙星系統(tǒng)。
今天我們重點討論衛(wèi)星和雙星系統(tǒng)的能量。 希望同學們能夠掌握。 明天見。