Два одинаковых маленьких шарика находятся на некотором расстоянии друга от друга. Для того, чтобы при увеличении расстояния между шариками втрое величина сил гравитационного взаимодействия между ними осталась прежней, необходимо увеличить массу каждого шарика в ..... раз.
Другие предметыКолледжГравитационное взаимодействиефизические основы механикигравитационное взаимодействиемасса шариковрасстояние между шарикамисила гравитацииколледжзадачи по механикефизика для колледжа
Для решения этой задачи нам нужно использовать закон всемирного тяготения, который описывает силу гравитационного взаимодействия между двумя телами. Формула для силы гравитационного взаимодействия выглядит следующим образом:
F = G * (m1 * m2) / r^2
где:
В данной задаче у нас есть два одинаковых шарика, значит, их массы равны: m1 = m2 = m. Подставим это в формулу:
F = G * (m * m) / r^2 = G * m^2 / r^2
Теперь, если расстояние между шариками увеличивается втрое, то новое расстояние будет:
r' = 3r
Подставим новое значение r' в формулу для силы:
F' = G * m^2 / (3r)^2 = G * m^2 / (9r^2)
Теперь мы видим, что новая сила F' будет в 9 раз меньше старой силы F:
F' = F / 9
Для того чтобы сила F' осталась равной первоначальной силе F, нам нужно увеличить массу шариков. Обозначим новую массу каждого шарика как m'.
Тогда:
F' = G * (m' * m') / (3r)^2 = G * m'^2 / (9r^2)
Чтобы F' = F, равенство будет выглядеть так:
G * m'^2 / (9r^2) = G * m^2 / r^2
Сократим G и r^2:
m'^2 / 9 = m^2
Умножим обе стороны на 9:
m'^2 = 9m^2
Теперь извлечем корень из обеих сторон:
m' = 3m
Это означает, что массу каждого шарика нужно увеличить в 3 раза. Таким образом, правильный ответ:
3