На определенном расстоянии два тела одинаковой массы притягиваются друг к другу. Если мы увеличим массу каждого тела на 400 кг, то их гравитационное притяжение увеличится на 44% (при том же расстоянии). Какова начальная масса этих тел?
Физика 11 класс Гравитация гравитационное притяжение масса тел физика 11 класс задачи по физике Закон всемирного тяготения увеличение массы расчет массы притяжение тел Новый
Давайте разберемся с данной задачей шаг за шагом.
Сначала запишем закон всемирного тяготения, который описывает силу гравитационного притяжения между двумя телами:
F = G * (m1 * m2) / r^2
где:
Пусть начальная масса каждого тела равна m. Тогда сила притяжения между ними будет:
F1 = G * (m * m) / r^2 = G * m^2 / r^2
Теперь, если мы увеличим массу каждого тела на 400 кг, то новые массы будут (m + 400). Сила притяжения теперь будет:
F2 = G * ((m + 400) * (m + 400)) / r^2
Раскроем скобки:
F2 = G * (m^2 + 800m + 160000) / r^2
Теперь мы знаем, что F2 увеличилась на 44% по сравнению с F1. То есть:
F2 = F1 * 1.44
Подставим выражения для F1 и F2:
G * (m^2 + 800m + 160000) / r^2 = (G * m^2 / r^2) * 1.44
Упростим уравнение, сократив G/r^2:
m^2 + 800m + 160000 = 1.44 * m^2
Перепишем уравнение, чтобы собрать все с одной стороны:
0 = 1.44 * m^2 - m^2 - 800m - 160000
Это упростится до:
0 = 0.44 * m^2 - 800m - 160000
Теперь умножим все уравнение на 100, чтобы избавиться от десятичной дроби:
0 = 44 * m^2 - 80000m - 16000000
Теперь мы можем решить это квадратное уравнение. Используем формулу для нахождения корней квадратного уравнения:
m = (-b ± √(b^2 - 4ac)) / 2a
где:
Сначала найдем дискриминант:
D = b^2 - 4ac = (-80000)^2 - 4 * 44 * (-16000000)
Вычислим:
D = 6400000000 + 2816000000 = 9216000000
Теперь находим корни:
m = (80000 ± √9216000000) / (2 * 44)
Вычислим корень из дискриминанта:
√9216000000 ≈ 96000
Теперь подставим это значение:
m = (80000 ± 96000) / 88
У нас два возможных значения:
m1 = (80000 + 96000) / 88 ≈ 1772.73
m2 = (80000 - 96000) / 88 ≈ -1818.18
Поскольку масса не может быть отрицательной, то мы принимаем только положительное значение:
Ответ: начальная масса каждого тела составляет примерно 1772.73 кг.