Чтобы найти силу гравитационного взаимодействия между Землей и Луной, нужно воспользоваться законом всемирного тяготения, который был сформулирован Исааком Ньютоном. Закон гласит, что сила гравитационного притяжения ( F ) между двумя точечными массами ( m_1 ) и ( m_2 ) на расстоянии ( r ) друг от друга выражается формулой:
[ F = G \frac{m_1 m_2}{r^2} ]
где ( G ) — гравитационная постоянная, равная ( 6.67430 \times 10^{-11} \ \text{м}^3 \ \text{кг}^{-1} \ \text{с}^{-2} ).
Подставим в эту формулу значения масс Земли и Луны, а также расстояние между ними:
- Масса Земли (( m_1 )) = ( 5.98 \times 10^{24} \ \text{кг} )
- Масса Луны (( m_2 )) = ( 7.35 \times 10^{22} \ \text{кг} )
- Среднее расстояние между Землей и Луной (( r )) = ( 3.84 \times 10^8 \ \text{м} )
Теперь подставим эти значения в формулу:
[ F = 6.67430 \times 10^{-11} \frac{(5.98 \times 10^{24}) \times (7.35 \times 10^{22})}{(3.84 \times 10^8)^2} ]
Выполним поэтапное вычисление:
- Сначала найдём числитель:
[ 5.98 \times 10^{24} \times 7.35 \times 10^{22} = (5.98 \times 7.35) \times 10^{24+22} ]
[ 5.98 \times 7.35 = 43.953 ]
[ 43.953 \times 10^{46} ]
- Теперь найдём знаменатель:
[ (3.84 \times 10^8)^2 = 3.84^2 \times (10^8)^2 ]
[ 3.84^2 = 14.7456 ]
[ 14.7456 \times 10^{16} ]
- Теперь разделим числитель на знаменатель:
[ \frac{43.953 \times 10^{46}}{14.7456 \times 10^{16}} = \frac{43.953}{14.7456} \times 10^{46-16} ]
[ \frac{43.953}{14.7456} \approx 2.981 ]
[ 2.981 \times 10^{30} ]
- И, наконец, умножим на гравитационную постоянную:
[ F = 6.67430 \times 10^{-11} \times 2.981 \times 10^{30} ]
[ F \approx 6.67430 \times 2.981 \times 10^{19} ]
[ 6.67430 \times 2.981 \approx 19.899 ]
[ F \approx 19.899 \times 10^{19} ]
Округлим до двух знаков после запятой:
[ F \approx 1.99 \times 10^{20} \ \text{Н} ]
Итак, сила гравитационного взаимодействия между Землей и Луной составляет примерно ( 1.99 \times 10^{20} \ \text{Н} ).