сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 21 № 2308
i

Из­вест­ный бри­тан­ский аст­ро­ном конца 18 века, про­во­див­ший также ис­сле­до­ва­ния в об­ла­сти оп­ти­ки и гра­ви­та­ции, сде­лал пред­по­ло­же­ние, что во Все­лен­ной может су­ще­ство­вать мно­же­ство звёзд, с раз­ме­ра­ми в сотни раз пре­вы­ша­ю­щи­ми раз­ме­ры Солн­ца, ко­то­рые, тем не менее, не могут быть уви­де­ны с боль­ших рас­сто­я­ний. Счи­тая плот­ность таких звёзд рав­ной сред­ней плот­но­сти Солн­ца, оце­ни­те ми­ни­маль­ный ра­ди­ус такой звез­ды.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Оце­ним ра­ди­ус такой звез­ды, счи­тая её плот­ность рав­ной сред­ней плот­но­сти ве­ще­ства Солн­ца (во вре­ме­на Ми­чел­ла плот­но­сти всех звёзд счи­та­лись рав­ной плот­но­сти Солн­ца). Вос­поль­зу­ем­ся из­вест­ной фор­му­лой вто­рой кос­ми­че­ской ско­ро­сти

 v_2= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 2 G M, зна­ме­на­тель: R конец дроби конец ар­гу­мен­та ,

где G  — гра­ви­та­ци­он­ная по­сто­ян­ная, M  — масса и R  — ра­ди­ус звез­ды, и при­рав­ня­ем эту ско­рость ско­ро­сти света v_2=c. Тогда ми­ни­маль­ный ра­ди­ус такой звез­ды  R= дробь: чис­ли­тель: 2 G M, зна­ме­на­тель: c в квад­ра­те конец дроби .

По­сколь­ку плот­ность звез­ды равна сол­неч­ной плот­но­сти, от­но­ше­ние массы звез­ды к массе Солн­ца будет равно от­но­ше­нию их объёмов

 дробь: чис­ли­тель: M, зна­ме­на­тель: M_s конец дроби = дробь: чис­ли­тель: V, зна­ме­на­тель: V_s конец дроби = дробь: чис­ли­тель: R в кубе , зна­ме­на­тель: R_s в кубе конец дроби ,

Где M_s V_s,R_s  — масса, объём и ра­ди­ус Солн­ца; от­сю­да

 M= дробь: чис­ли­тель: M_s R в кубе , зна­ме­на­тель: R_S в кубе конец дроби .

Под­став­ляя по­лу­чен­ное вы­ра­же­ние в фор­му­лу для ра­ди­у­са звез­ды, можно вы­ра­зить от­но­ше­ние ра­ди­у­са звез­ды к ра­ди­у­су Солн­ца:

 дробь: чис­ли­тель: R, зна­ме­на­тель: R_s конец дроби = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: c в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 2 конец ар­гу­мен­та R_S пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: 2 G M_s конец дроби =485 .

Т. е. ми­ни­маль­ный ра­ди­ус такой звез­ды со­став­ля­ет 485 ра­ди­у­сов Солн­ца. Упо­мя­ну­тый аст­ро­ном  — Джон Ми­челл (1724−1793)  — из­ве­стен сей­час как один из пер­вых учёных, пред­ло­жив­ших воз­мож­ность су­ще­ство­ва­ния чёрных дыр. В 1784 году в жур­на­ле Лон­дон­ско­го Ко­ро­лев­ско­го об­ще­ства по­яви­лась его ста­тья, в ко­то­рой вы­ска­зы­ва­лась ги­по­те­за, что свет звез­ды, чей ра­ди­ус в 500 раз пре­вы­ша­ет ра­ди­ус Солн­ца, не смо­жет уда­лить­ся от такой звез­ды на бес­ко­неч­но боль­шое рас­сто­я­ние, вслед­ствие того, что вто­рая кос­ми­че­ская ско­рость та­ко­го объ­ек­та боль­ше ско­ро­сти света.

 

Ответ: R=485R_s.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­нияБаллы
Сде­лан вывод о ре­ша­ю­щей роли силы гра­ви­та­ции для кри­те­рия ви­ди­мо­сти звез­ды10
За­пи­са­но урав­не­ние для опре­де­ле­ния ра­ди­у­са10
По­лу­чен чис­лен­ный ответ5
Мак­си­маль­ный балл25
Классификатор: Ме­ха­ни­ка. Гра­ви­та­ци­он­ное вза­и­мо­дей­ствие