Math Problem Statement

Os centros de dois corpos de massa iguais a 474,6 kg e 60,5 kg estão separadas por uma distância de 6,6 m. Calcule a que distância de um deles deve ser colocado um outro corpo de massa igual a 2,6 kg, de modo que seja nula a resultante das forças gravitacionais que sobre ele atuam.

Solution

Para resolver esse problema, precisamos determinar o ponto onde a força gravitacional resultante sobre o corpo de massa m3=2,6kgm_3 = 2,6 \, \text{kg} é nula. Isso ocorre quando as forças gravitacionais exercidas pelos corpos de massas m1=474,6kgm_1 = 474,6 \, \text{kg} e m2=60,5kgm_2 = 60,5 \, \text{kg} se cancelam.

A força gravitacional entre dois corpos é dada pela Lei da Gravitação Universal de Newton:

F=Gm1m2d2F = G \frac{m_1 m_2}{d^2}

onde:

  • G=6,674×1011Nm2/kg2G = 6,674 \times 10^{-11} \, \text{N} \cdot \text{m}^2/\text{kg}^2 é a constante gravitacional;
  • dd é a distância entre os corpos;
  • m1m_1 e m2m_2 são as massas dos corpos.

Passos para resolver o problema:

  1. Denotemos por d1d_1 a distância entre o corpo de massa m1m_1 e o corpo de massa m3=2,6kgm_3 = 2,6 \, \text{kg}, e por d2d_2 a distância entre o corpo de massa m2m_2 e o corpo de massa m3m_3.
  2. Como a soma das distâncias d1+d2=6,6md_1 + d_2 = 6,6 \, \text{m}, podemos expressar d2d_2 como d2=6,6d1d_2 = 6,6 - d_1.
  3. As forças gravitacionais entre o corpo m3m_3 e os corpos m1m_1 e m2m_2 devem se equilibrar. Assim, podemos escrever a seguinte equação para a igualdade das forças:

Gm1m3d12=Gm2m3d22G \frac{m_1 m_3}{d_1^2} = G \frac{m_2 m_3}{d_2^2}

  1. Como GG e m3m_3 aparecem em ambos os lados da equação, eles podem ser cancelados, resultando na equação:

m1d12=m2(6,6d1)2\frac{m_1}{d_1^2} = \frac{m_2}{(6,6 - d_1)^2}

  1. Agora, basta resolver essa equação para encontrar d1d_1, a distância do corpo de massa m3m_3 ao corpo de massa m1m_1.

Vamos resolver essa equação agora.It seems like I can’t do more advanced data analysis right now. Please try again later.

Meanwhile, if you'd like, I can guide you through the steps to solve this problem manually or attempt it later when the tool is available.

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Tip: When working with gravitational problems, always make sure to check unit consistency, especially with the gravitational constant.

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Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Gravitational Force
Newton's Law of Universal Gravitation
Algebraic Equation

Formulas

F = G * (m1 * m2) / d^2
G = 6.674 * 10^-11 N·m²/kg²
Gravitational force balance equation: (m1 / d1^2) = (m2 / d2^2)

Theorems

Newton's Law of Universal Gravitation

Suitable Grade Level

Grades 10-12