질량이 각각 , 인 두 물체 사이의 중력은 이다. 여기서 은 두 물체 사이의 거리이고 는 중력 상수이다.
지구와 달 사이의 중력이 무시할 수 있을 만큼 충분히 멀리 두 천체를 떼어 놓는 데 필요한 일은 얼마인지 구하세요.
지구의 질량은 kg 이고 달의 질량은 kg 이며, 현재 두 천체는 서로 km 떨어져 있다고 가정하세요. 또한 이고, 지구와 달에 작용하는 힘은 둘 사이의 중력뿐이라고 가정하세요.
영어 원문 보기
The force of gravity between two objects, one of mass and another of mass , is , where is the distance between them and is the gravitational constant.
How much work is required to separate the earth and the moon far enough apart that the gravitational attraction between them is negligible?
Assume the mass of the earth is kg and the mass of the moon is kg, and that they are currently km away from each other. Also, assume , and the only force acting on the earth and moon is the gravity between them.
정답·풀이 보기
두 물체 사이의 중력 공식에 따르면 지구와 달은 아무리 멀리 떨어져 있어도 서로 중력으로 끌어당기므로, 우리가 구하려는 것은 두 천체를 무한히 멀리 떼어 놓는 데 필요한 일이다. 즉 다음을 계산하면 된다. , 여기서 m 이다.
과 를 문제에서 주어진 지구와 달의 질량이라 하면 다음과 같다.
이제 일을 계산하자.
참고: 지구와 달 사이의 중력은 두 천체가 멀어질수록 약해지므로, 1킬로미터씩 옮기는 데 드는 일은 점점 줄어든다. 두 천체를 유한한 거리만큼 떼어 놓는 경우, 그 거리가 아무리 크더라도 필요한 일은 항상 줄보다 작다. 아주 아주 먼(그러나 유한한) 거리만큼 떼어 놓으면, 한 일은 줄에 매우 가까워진다(그래도 그보다는 작다).
원본 교재 풀이(영어)
According to the formula for gravity between two objects, the earth and moon will gravitationally attract one another no matter how far apart they are, so what we're looking for is the work to separate them infinitely far. That is, we want to calculate , where m.
If we take and to be the mass of the earth and moon as given in the question statement, then:
With that out of the way, let's calculate our work.
Remark: since the force of gravity between the earth and the moon gets weaker as they are farther apart, it takes less and less work to move them each kilometre. If we move them a finite distance apart, the work involved will always be less than joules, no matter how huge that finite distance is. If we move them a very, very long (but finite) distance apart, the work we did will be quite close to (but still less than) joules.
한 번 더 — 비슷한 문제OpenStax 1권 · 6.5절 · 28번우리말 번역
[계산기 사용] 질량 인 물체에 작용하는 중력은 뉴턴입니다. 질량 인 로켓을 에서 km 까지 들어 올리는 데 필요한 일을 계산하세요. 답은 유효숫자 세 자리로 나타내세요. (참고: 이고
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