Formeln für das Gravitationsgleichgewicht

Ich versuche zu berechnen, an welchem ​​Punkt das Gravitationsgleichgewicht für verschiedene Körper (Planeten, Sterne, Neutronensterne usw.) einsetzt, vorausgesetzt, es handelt sich um perfekte Kugeln. Der Radius, den ich bekomme, entspricht jedoch nicht dem, was er laut Wikipedia sein sollte (ich habe es für die Sonne, einen Planeten und einen Neutronenstern versucht, aber alle lagen ziemlich daneben).

Unten ist das Beispiel des Neutronensternradius, den ich zu bekommen versuche:

Mein Ergebnis (Faktor) ist 1 bei:

Radius: 2228588   m

Dichte: 1.2768744892680034 × 10 11   k g / m 3

Der Wikipedia-Artikel über Neutronensterne besagt, dass der Radius eines Neutronensterns etwa 12 km beträgt und die Dichte etwa 10-mal höher ist als meine. Mein Ergebnis ist 2228 km, was ziemlich daneben liegt, also habe ich eine zweite Frage:

  1. Berechne ich alle Kräfte, die ich brauche?
  2. Sind die von mir verwendeten Formeln korrekt?

Ich habe sie aus Wikipedia- und Universitätsfolien genommen und mehrere Variationen von fast allen gefunden (von denen ich die meisten nicht unten aufgeführt habe), daher bin ich ziemlich verwirrt darüber, was richtig ist.

Ich weiß, dass ich Eisen als Element verwende und ich sollte es aufspalten und die Protonen in Neutronen umwandeln, aber das würde nur den Entartungsdruck erhöhen und zu einem noch größeren Radius führen, wenn ich mich nicht irre.

So habe ich es berechnet:

Masse eines Elektrons: M e

Standardatomgewicht von Wasserstoff: M h = 1.00782503223

Masse eines Neutrons: M n

Atommasse von F e 26 56 : 55.934936   u

Anzahl der Atome: 7.938 × 10 31

Anzahl der Neutronen pro Atom: ( 56 26 ) × Anzahl der Atome

Anzahl der Elektronen pro Atom: 26 × Anzahl der Atome

Gesamtzahl der Partikel: Anzahl der Atome + Anzahl der Elektronen

Masse: Atommasse × Anzahl der Atome = 4.4400513610370694 × 10 30   k g 2.3 M

Radius: 2 , 228 , 588   m

Temperatur: 9.452 × 10 7 ° K

Schwerkraft: G M 2 r

Volumen: 4 π r 3 3

Teilchendichte: Anzahl der Partikel Volumen

a: 4 σ c

Strahlungsdruck: a T 4 3

Gasdruck: Teilchendichte × k B T

Elektronenentartungsdruck: π 3 2 fünfzehn M e × 3 × Anzahl der Elektronen v π 5 3

Elektronenentartungsdruck 2: π 2 2 5 M e × M h 5 3 × 3 π 2 3 × M v 1 5 3

Neutronenentartungsdruck: π 3 2 fünfzehn M e × 3 × Zahl der Neutronen v π 5 3

Neutronenentartungsdruck 2: 3 10 3 2 fünfzehn π 1 3 × M n 8 3 × r 5 × M 4 5 3

Gesamtdruck: Gasdruck + Strahlungsdruck + Neutronentartungsdruck + Elektronenentartungsdruck

Gesamtdruckkraft: Gesamtdruck × Volumen

Ist Gesamtdruckkraft = Gewichtskraft, dann befindet sich der Körper im Gleichgewicht.

Können Sie hier die Formatierung und Grammatik verbessern? Im Moment ist es noch etwas unklar. Außerdem ist Mathjax auf der Website aktiviert. Hier ist eine gute Anleitung.
Außerdem ist die Dichte eines Neutronensterns – wie die jedes Himmelskörpers – nicht konstant. Es variiert mit dem Radius. Außerdem müssen Sie relativistische Effekte berücksichtigen.
Die Eingaben sind die Menge und das Element (und damit die Masse), die Temperatur und der Radius, alles andere wird basierend auf diesen Werten berechnet
Das kann ich Ihnen nicht pauschal beantworten, aber auf den ersten Blick rechnen Sie mit dem Elektronendruck. Doch tatsächlich verschmelzen im Kern des Neutronensterns Protonen und Elektronen zu Neutronen. Sie erhalten also weniger Teilchen mit höherer Masse. Sie könnten schließlich ein Quark-Gluon-Plasma bekommen, das möglicherweise wieder anders behandelt werden muss.
Kraft ist nicht Druck mal Volumen; unter vielen Fehlern.
@asdf Die Kommentare sind nicht wirklich der beste Ort, um Gleichungen auszuarbeiten. Wenn Sie weitere Hilfe benötigen, fragen Sie im Chat nach.

Antworten (1)

Masse = Atommasse × Anzahl der Atome = 4.4400513610370694 × 10 30   k g 2.3 M

Hierin liegt das Problem: Ihre Einheiten und Exponenten sind durcheinander geraten. Die Masse Ihres Eisenisotops ist 55.934936   u , und da sind 7.938 10 31 Atome. Wenn Sie rechnen, erhalten Sie eine Gesamtmasse von 4.4400513610370694 × 10 33   u . Das entspricht ungefähr 7372878   k g . Nicht annähernd die Masse der Sonne!