• 締切済み

星の重力エネルギー

半径R、質量M、密度ρ(一定)の星の重力エネルギーEgrは、 万有引力定数Gを用いて、 Egr=-(3GM^2)/5R と書けるそうなのですが、 (M^2はMの二乗を意味します) その導出過程がわからなくてとても困っています。 ご存じの方、教えてください。お願いします。

  • suima
  • お礼率89% (25/28)

みんなの回答

  • nakaizu
  • ベストアンサー率48% (203/415)
回答No.1

計算してみたところ-(3GM^2)/(2R)となりました。2と5を間違えていないでしょうか。 計算方法は星の各部分の位置エネルギーを積分すればいいはずです。 中心からr離れた所の位置エネルギーはその部分の質量をmとすると-(GMm)/rです。 極座標を使って積分すると ∫∫∫(-GMρ/r)r^2 cosθdrdθdφ となります。積分範囲は0<r<R, -π/2<θ<π/2,0<φ<2π です。表示がしにくいので等号は省略しました。 質量と密度の関係式 M=4/3πρR^3 を使ってρを消去すれば完成です。

suima
質問者

お礼

回答ありがとうございます。 確かにその式だと3/2になりますね。 nakaizuさんの解説に間違っている点は発見できないのですが、 大学の授業(解説はなかったので値だけ)や、 下記のURLの10頁をみると、やはり3/5であるようです。 http://www.phys.sci.kobe-u.ac.jp/~nozaki/CLASS/4_birth.pdf でも、本当に参考になりました。 積分することすら思いつかなかったです(汗 ありがとうございました。

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