Для решения задачи о силе взаимного притяжения между космическим кораблем и орбитальной станцией нам необходимо использовать закон всемирного тяготения, сформулированный Исааком Ньютоном.
Закон всемирного тяготения гласит:
[ F = G \frac{m_1 m_2}{r^2} ]
где:
- ( F ) — сила гравитационного притяжения между двумя телами;
- ( G ) — гравитационная постоянная, равная ( 6.67430 \times 10^{-11} \, \text{м}^3 \text{кг}^{-1} \text{с}^{-2} );
- ( m_1 ) — масса первого тела (в нашем случае, космический корабль);
- ( m_2 ) — масса второго тела (орбитальная космическая станция);
- ( r ) — расстояние между центрами масс этих тел.
Дано:
- ( m_1 = 8 \, \text{т} = 8000 \, \text{кг} ) (масса космического корабля);
- ( m_2 = 20 \, \text{т} = 20000 \, \text{кг} ) (масса орбитальной станции);
- ( r = 500 \, \text{м} ) (расстояние между центрами масс).
Подставим эти значения в формулу:
[ F = 6.67430 \times 10^{-11} \, \frac{\text{м}^3}{\text{кг} \cdot \text{с}^2} \times \frac{8000 \, \text{кг} \times 20000 \, \text{кг}}{(500 \, \text{м})^2} ]
Сначала найдем числитель:
[ 8000 \, \text{кг} \times 20000 \, \text{кг} = 160000000 \, \text{кг}^2 ]
Теперь знаменатель:
[ (500 \, \text{м})^2 = 250000 \, \text{м}^2 ]
Теперь подставим все обратно в формулу:
[ F = 6.67430 \times 10^{-11} \, \frac{\text{м}^3}{\text{кг} \cdot \text{с}^2} \times \frac{160000000 \, \text{кг}^2}{250000 \, \text{м}^2} ]
Сократим числитель и знаменатель:
[ F = 6.67430 \times 10^{-11} \, \frac{\text{м}^3}{\text{кг} \cdot \text{с}^2} \times 640 \, \text{кг}^2 \cdot \text{м}^{-2} ]
Упростим выражение:
[ F = 6.67430 \times 10^{-11} \times 640 ]
Теперь произведем умножение:
[ F \approx 4.271552 \times 10^{-8} \, \text{Н} ]
Итак, сила взаимного притяжения между космическим кораблем и орбитальной станцией составляет примерно ( 4.27 \times 10^{-8} \, \text{Н} ).