重心

同样的事情发生在太阳和所有行星上。通常我们认为太阳静止在太阳系的中心，而行星在旋转。但事实上，太阳也在摆动，围绕着太阳系的重心运行。现在，这个点大约是太阳中心和表面之间的中间位置。但由于所有八颗行星都在不断运动，太阳系的重心会随着时间的推移而漂移。2023年，它将在太阳表面之上!在2030年晚些时候，它将回到一个更接近太阳中心的点。

在其他系统中，重心永久位于两个物体之间的空间。冥王星和它最大的卫星冥卫一，围绕着一个近600英里(960公里)的点运行以上冥王星的表面!这使得一些天文学家认为冥王星和冥卫一不是矮行星和卫星，而是一个二进制的星球这个术语有时用来描述围绕位于大行星表面之外的点运行的行星。

在这个项目中，我们将制作一些行星和卫星的模型，看看我们能否找出是什么决定了它们重心的位置。

问题

轨道物体(卫星、行星、恒星)的重心在哪里?

材料

• 粘土
• 食物的比例
• 长木销子
• 字符串
• 索引卡
• 打孔机
• 统治者

过程

1. 把绳子的一端系在天花板上的钩子上，桌子的边缘上，或任何悬挂在地面上的地方。
2. 从索引卡上剪下1 / 2英寸宽的长方形纸条，用打孔机在两头各打一个孔。把纸条对折，把绳子松散的一端穿过孔，为销子做一个吊带。
3. 用食物秤称出两个9盎司(255克)的粘土球。
4. 把一个球粘在销子的一端。
5. 把销子穿过吊带，把另一个粘土球放在销子的另一端。
6. 在吊带中前后滑动销子，直到平衡为止。
7. 用尺子测量每个粘土球的中心距离吊带中心的距离。这两个距离如何相互比较?
8. 从木钉上取下一个粘土球，加入更多的粘土，直到它的质量翻倍，达到18盎司(510克)。
9. 把新的粘土球放在销子上。滑动销子，直到它再次平衡。
10. 用尺子测量粘土球到吊带中心的新距离。这些距离如何相互比较?与你第一次测量时相比，它们有什么变化?
11. 重复步骤5和6，这一次将原来的粘土球质量增加两倍，达到27盎司(765克)。现在从球到吊索的距离如何比较?

结果

在第7步，你应该已经发现，当每个球与吊带的距离相同时，球是平衡的。当其中一个球的质量翻倍后，较轻的球与吊索的距离必须是较重的球的两倍才能保持平衡。在质量增加三倍后，较轻的球距离吊带的距离必须是较重的球距离的三倍。

为什么?

当两个物体与吊索的距离之比等于它们质量比的倒数时，两个物体就会达到平衡。换句话说，如果一个球是另一个球的两倍重，那么较重的球距离平衡点的距离必须是前者的两倍。如果一个球的重量是它的五倍，那么它与吊索的距离也一定是它的五倍。这可以用一个简单的等式来概括:米₁d₁= m₂d₂,在那里米₁而且米₂群众和d₁而且d₂就是到吊索的距离。

这些球可以被认为是一颗行星和一个月球，或者一颗行星和一个太阳。销子就像重力一样，把这两个固定在一起。因为更大的质量意味着更大的引力，当月球和行星相互环绕时，它们围绕着自己的质心-它们的质量相互平衡的地方。重心和质心是一样的!

要进一步

如果一颗行星比它的卫星重三倍，那么它的重心在哪里?根据你的球和销子模型，它离地球的距离是月球的三倍。地球的质量几乎是月球的80倍。你能猜出地月重心离地球中心有多近吗?那么地球和太阳的重心呢?太阳的质量是地球的33.3万倍。