2.6.14∗. Две звезды массы $m_1$ и $m_2$ образуют двойную систему с неизменным расстоянием между звездами $R$. Каков период обращения звезд вокруг общего центра масс?
Решение
Запишем расстояние от первой звезды до центра масс, вокруг которого вращаются звезды: $$x=\frac{m_2R}{m_1+m_2}$$ Запишем уравнение равновесия, при круговом движении: $$\frac{\gamma m_1m_2}{R^2}=m_1\omega^2x$$ Сократим что можем, выразив квадрат угловой скорости через период: $$\frac{\gamma m_2}{R^2}=\frac{4\pi^2}{T^2}\frac{m_2R}{m_1+m_2}$$ Выразим квадрат периода: $$T^2=4\pi^2\frac{R^3}{\gamma (m_1+m_2)}$$ Получим ответ: $$\boxed{T=2\pi\sqrt{\frac{R^3}{\gamma (m_1+m_2)}}}$$
Ответ
$$T=2\pi\sqrt{\frac{R^3}{\gamma (m_1+m_2)}}$$
Примичание
При решении можем увидеть сходства с третьим законом Кеплера: $$\frac{T^2}{a^3}=\frac{4\pi^2}{\gamma M}$$
Конкретно такой вид уравнение приобретает в случае если масса, условно планеты, много меньше массы к примеру звезды $m\ll M$, в таком случаем расстояние до центра масс будет находится примерно в центре звезды $x\approx R\equiv a$. В этой задаче не указано отношение масс, следовательно пренебречь одной из них не можем.