Рассчитайте силу притяжения между двумя телами массами 60 и 50 кг, учитывая, что они имеют сферическую форму и расстояние между их центрами масс равно 1 м.
Дано:
$m_{1} = 60$ кг;
$m_{2} = 50$ кг;
r = 1 м;
$G = 6,67 * 10^{-11} \frac{Н * м^{2}}{кг^{2}}$.
Найти:
F − ?
Решение:
По закону всемирного тяготения:
$F = G * \frac{m_{1}m_{2}}{r^{2}}$;
$F = 6,67 * 10^{-11} * \frac{60 * 50}{1^{2}} = 2 * 10^{-7}$ Н.
Ответ: $2 * 10^{-7}$ Н.
Для решения этой задачи используется закон всемирного тяготения, сформулированный Исааком Ньютоном. Закон описывает силу притяжения между двумя телами и выражается формулой:
$$ F = G \frac{m_1 m_2}{r^2} $$
где:
− $F$ — сила гравитационного притяжения между двумя телами, измеряется в Ньютонах (Н).
− $G$ — гравитационная постоянная, численное значение которой составляет приблизительно $G = 6.674 \cdot 10^{-11}\, \text{м}^3\,\text{кг}^{-1}\,\text{с}^{-2}$.
− $m_1$ и $m_2$ — массы двух тел, между которыми действует сила притяжения, измеряются в килограммах (кг).
− $r$ — расстояние между центрами масс этих тел, измеряется в метрах (м).
Идея закона всемирного тяготения:
Закон утверждает, что любые два тела во Вселенной притягиваются друг к другу с силой, которая прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Гравитация и сферическая симметрия:
Если тела имеют сферическую форму, их массы можно считать сосредоточенными в их центрах. Это упрощает задачу, так как расстояние между телами в формуле $r$ будет равно расстоянию между центрами их сфер.
Направление силы:
Гравитационная сила — это векторная величина, направленная вдоль линии, соединяющей центры масс тел. Однако в данной задаче нас интересует только модуль силы, который рассчитывается по приведённой формуле.
Различие в массах:
Указанные массы тел (60 кг и 50 кг) могут быть разными, но это никак не влияет на применение формулы. Закон применим для любых масс.
Единицы измерения:
Применение формулы:
Чтобы найти силу $F$, нужно:
Физический смысл:
Расчёт позволяет понять, насколько сильно тела притягиваются друг к другу. Однако гравитационная сила между телами с такими массами и на таком расстоянии будет очень мала из−за крайне малого значения гравитационной постоянной $G$.
Подготовив все значения параметров, вы сможете применить формулу $F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}$ для вычисления силы притяжения.
Пожауйста, оцените решение