稳定的三星存在的两种基本形式:
(1)三颗星等间距地位于同一直线上,外侧的两颗星绕中央星在同一圆轨道上运行,故外侧的两颗星的轨道半径、线速度大小、角速度、周期和向心加速度大小都相等.
(2)三颗星位于等边三角形的三个顶点上,并都绕等边三角形的中心、沿外接于等边三角形的圆轨道运行,故三颗星的轨道半径、线速度大小、角速度、周期和向心加速度大小都相等,
例、宇宙中存在一些离其他恒星较远的、质量相等的三颗星组成的三星系统,通常可忽略其他星体对它们的引力作用.现已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式:一种是三颗星等间距地位于同一直线上,外侧的两颗星绕中央星在厨一圆轨道上运行;另一种形式是三颗星位于等边三角形的三个顶点上,并沿外接于等边三角形的圆轨道运行,假设两种形式下运动星体的运动周期都为T,每个星体的质量均为m,引力常量为G.试求:
(1)第一种形式下,相邻星体间的距离R和外侧星体运动的线速度U;
(2)第二种形式下星体之间的距离L
解析:
(1)第一种形式下,星体位置如图甲所示,根据万有引力定律和牛顿第二定律有,

解得相邻星体间的距离
外侧星体运动的线速度
解得

(2)第二种形式下,星体位置如图乙所示,星体运动的半径
根据万有引力定律和牛顿第二定律有
解得有
深化
第(1)条可进一步理解:中央星和一个外侧星对男一个外侧星的万有引力的合力提供其做圆周运动的向心力,所以外侧的两颗星所受的向心力大小相等.第(2)条可以进一步理解:三颗星中任意两颗星对第三颗星的万有引力的合力提供第三颗星做圆周运动的向心力,所以三颗星的向心力大小相等.
点拨
三星问题的分析,还是依据圆周运动的分析方法:分析星体的受力情况,求做圆周运动的星体受到的合外力即为向心力,根据牛顿第二定律列方程,注意任一星体的向心力为另两颗星体对它的引力的合力。