Três esferas uniformes com massas de 2 kg, 4 kg e 6 kg, estão colocadas nos vértices de um triângulo retângulo de lados 3, 4 e 5 m. A massa de 4 kg está no vértice com ângulo reto. Calcule a força gravitacional sobre a esfera de 4 kg. Trate as esferas como sistema isolado. Calcule a energia potencial total do sistema.
O sistema de três esferas possui uma energia potencial total de -7,38*10⁻¹⁰ J. A esfera de 4 kg estará sobre a influência de uma forçagravitacional de 1,16*10⁻¹⁰ N.
Vamos calcular a força gravitacional entre as esferas de 2 e 4 kg:
[tex]F_{24} = \frac{G*2*4}{3^2} = 8G/9[/tex]
E a força entre as esferas de massa 4 e 6 kg:
[tex]F_{46} = \frac{G*4*6}{4^2} = 3G/2[/tex]
A força gravitacional é sempre de atração, logo a força gravitacional resultante, na esfera de 4 kg, vai ser:
Lista de comentários
O sistema de três esferas possui uma energia potencial total de -7,38*10⁻¹⁰ J. A esfera de 4 kg estará sobre a influência de uma força gravitacional de 1,16*10⁻¹⁰ N.
Vamos calcular a força gravitacional entre as esferas de 2 e 4 kg:
[tex]F_{24} = \frac{G*2*4}{3^2} = 8G/9[/tex]
E a força entre as esferas de massa 4 e 6 kg:
[tex]F_{46} = \frac{G*4*6}{4^2} = 3G/2[/tex]
A força gravitacional é sempre de atração, logo a força gravitacional resultante, na esfera de 4 kg, vai ser:
[tex]F_G^2 = F_{24}^2 + F_{46}^2 = 64G^2/81 + 9G^2/4 = \frac{256G^2 + 729G^2}{324} = 985G^2/324\\\\F_G = 1,74 G[/tex]
Substituindo o valor da constante gravitacional:
[tex]F_G = 1,74*6,67*10^{-11} = 11,61*10^{-11} N[/tex]
Já a energia potencial total desse sistema é a soma da energia potencial entre cada par de esferas:
[tex]E = E_{24} + E_{46} + E_{26} = - \frac{6,67*10^{-11}**2*4}{3} - \frac{6,67*10^{-11}*4*6}{4} - \frac{6,67*10^{-11}*2*6}{5} \\\\E = -17,79*10^{-11} - 40,02*10^{-11} - 16,01*10^{-11} = - 7,38*10^{-10} J[/tex]
#SPJ1