问题
问答题
质量为m的三个相同的质点,分别位于边长为L的等边三角形的三个顶点上,他们彼此间在相互之间的万有引力作用下,沿等边三角形的外接圆做匀速圆周运动,运动中三个质点始终保持在等边三角形的三个顶点上,求各个质点运动的角速度.
答案
如图1所示,A、B、C表示三个质点的位置,O点为该等边三角形的外接圆圆心,设各质点做匀速圆周运动的轨道半径为R,角速度为ω;
由几何关系得到,R=
=L 2cos300
(1)
L3 3
由向心力公式知:F=mω2R (2)
其中任意一质点(如C点)做圆周运动所需的向心力,均由其它两质点对它的万有引力的合力提供,由图2可知:F=2FACcos30° (3)
由万有引力定律得:FAB=FBC=FAC=
(4)Gm2 L2
由(1)(2)(3)(4)式解得质点运动的角速度为:ω=
;3Gm L3
故各个质点运动的角速度均为
.3Gm L3