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双星系统公式推导?

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双星系统的计算公式推导如下:

总质量计算

设双星质量分别为 $M_1$ 和 $M_2$,间距为 $L$,轨道半径分别为 $R_1$ 和 $R_2$,且 $R_1 + R_2 = L$,周期为 $T$。

根据万有引力定律和牛顿第二定律,有:

$$

\frac{GM_1M_2}{L^2} = M_1 \frac{4\pi^2 R_1}{T^2} = M_2 \frac{4\pi^2 R_2}{T^2}

$$

由此可得:

$$

M_1 R_1 = M_2 R_2

$$

结合 $R_1 + R_2 = L$,可以解得:

$$

M_1 + M_2 = \frac{4\pi^2 L^3}{GT^2}

$$

周期计算

选取其中一颗星为参考系,另一颗星仍做匀速圆周运动,折合质量为 $\frac{M_1 M_2}{M_1 + M_2}$。

由向心力公式 $F = \frac{GM_1 M_2}{L^2}$ 和角速度 $\omega$ 的关系 $\frac{GM_1 M_2}{L^2} = \frac{M_1 M_2}{M_1 + M_2} \omega^2$,可以解得:

$$

T = 2\pi \sqrt{\frac{L^3}{G(M_1 + M_2)}}

$$

轨道半径计算

根据角速度 $\omega$ 和轨道半径 $R$ 的关系 $\omega = \frac{2\pi}{T}$,可以求得角速度。

再根据 $R = \frac{L}{2\pi} \omega$,可以求得轨道半径。

线速度计算

线速度 $v$ 与角速度 $\omega$ 和轨道半径 $R$ 的关系为 $v = \omega R$,可以求得每颗星的线速度。

这些公式可以帮助我们理解和计算双星系统的运动特性,包括质量分布、轨道半径、周期和线速度等。