- Центростремительное ускорение (a_c) можно вычислить по формуле:
\[ a_c = \omega^2 r \]
где:
- \( \omega \) — угловая скорость (рад/с),
- \( r \) — радиус окружности.
Сначала найдем угловую скорость \(\omega\), используя частоту вращения (f):
\[ \omega = 2\pi f \]
Подставим значение частоты f = 5 Гц:
\[ \omega = 2\pi \cdot 5 = 10\pi \, \text{рад/с} \]
Теперь подставим радиус \( r = 0.5 \, \text{м} \) (50 см):
\[ a_c = (10\pi)^2 \cdot 0.5 \] \[ a_c = 100\pi^2 \cdot 0.5 \] \[ a_c = 50\pi^2 \]
Приблизительно \( \pi^2 \approx 9.87 \):
\[ a_c \approx 50 \cdot 9.87 \approx 493.5 \, \text{м/с}^2 \]
Таким образом, центростремительное ускорение составляет примерно 493.5 м/с².
- Сила тяготения между двумя массами определяется по формуле:
\[ F = \frac{G \cdot m_1 \cdot m_2}{r^2} \]
где:
- \( F \) — сила тяготения (6.67 Н),
- \( G \) — гравитационная постоянная (\( G \approx 6.67 \cdot 10^{-11} \, \text{Н·м²/кг²} \)),
- \( m_1 \) и \( m_2 \) — массы тел (каждая по 20 т = 20000 кг),
- \( r \) — расстояние между телами.
Подставим известные значения в формулу и найдем r:
\[ 6.67 = \frac{6.67 \cdot 10^{-11} \cdot 20000 \cdot 20000}{r^2} \]
Упростим уравнение:
\[ 6.67 = \frac{6.67 \cdot 10^{-11} \cdot 400000000}{r^2} \]
Эти множители 6.67 сокращаются, и мы можем записать:
\[ 1 = \frac{10^{-11} \cdot 400 \cdot 10^6}{r^2} \] \[ r^2 = 4 \cdot 10^{-5} \] \[ r = \sqrt{4 \cdot 10^{-5}} = 2 \cdot 10^{-3} \, \text{м} = 0.002 \, \text{м} = 2 \, \text{мм} \]
Таким образом, расстояние между шарами составляет 2 мм.