Вопрос: Среднее расстояние между центрами Земли и Луны равно 60 земным радиусам, а масса Луны в 81 раз меньше, чем масса Земли. В какой точке отрезка, соединяющего центры Земли и Луны, тело будет притягиваться ими с одинаковой силой?
Физика8 классГравитацияфизика 8 класссреднее расстояние Земля Лунамасса Луныпритяжение Земли и Луныравные силыЗакон всемирного тяготенияцентр землицентр Лунырасчет расстояниягравитациязадачи по физикеравновесие силфизические законымеханикакосмос
Для решения данной задачи необходимо использовать закон всемирного тяготения, который гласит, что сила притяжения между двумя телами пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Обозначим:
Из условия задачи известно, что m = M/81.
Согласно закону всемирного тяготения, силы притяжения можно записать следующим образом:
Для нахождения точки, где силы равны, приравняем эти два выражения:
F1 = F2Подставим формулы:
G * M * m / x^2 = G * m * (M/81) / (d - x)^2Сократим G и m:
M / x^2 = (M/81) / (d - x)^2Упростим уравнение:
81 / x^2 = 1 / (d - x)^2Перепишем его в виде:
81 * (d - x)^2 = x^2Теперь подставим значение d = 60R:
81 * (60R - x)^2 = x^2Раскроем скобки и упростим уравнение:
81 * (3600R^2 - 120R*x + x^2) = x^2Соберем все члены в одно уравнение:
81 * 3600R^2 - 9720R*x + 80x^2 = 0Это квадратное уравнение относительно x. Для нахождения решения используем формулу для корней квадратного уравнения:
x = ( -b ± √(b^2 - 4ac) ) / 2aГде:
Подставив значения, можно найти x. После вычислений мы получим, что x приблизительно равно 54R.
Таким образом, точка, в которой тело будет притягиваться к Земле и Луне с одинаковой силой, находится на расстоянии 54 радиуса Земли от центра Земли.