Для нахождения силы гравитационного притяжения между Землей и Луной можно воспользоваться законом всемирного тяготения, сформулированным Исааком Ньютоном. Закон всемирного тяготения гласит, что сила притяжения ( F ) между двумя точечными массами ( m_1 ) и ( m_2 ) прямо пропорциональна произведению этих масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния ( r ) между ними:
[ F = G \frac{m_1 m_2}{r^2} ]
где:
- ( F ) — сила гравитационного притяжения,
- ( G ) — гравитационная постоянная (( G \approx 6.67430 \times 10^{-11} \, \text{м}^3 \, \text{кг}^{-1} \, \text{с}^{-2} )),
- ( m_1 ) — масса первой точки (в нашем случае масса Земли),
- ( m_2 ) — масса второй точки (в нашем случае масса Луны),
- ( r ) — расстояние между центрами масс этих тел.
Теперь подставим известные значения в формулу:
- Масса Земли ( m_1 = 6 \times 10^{24} \, \text{кг} ),
- Масса Луны ( m_2 = 7.2 \times 10^{22} \, \text{кг} ),
- Расстояние между Землей и Луной ( r = 3.8 \times 10^8 \, \text{м} ).
Подставим эти значения в формулу:
[ F = 6.67430 \times 10^{-11} \, \frac{\text{м}^3}{\text{кг} \cdot \text{с}^2} \cdot \frac{6 \times 10^{24} \, \text{кг} \cdot 7.2 \times 10^{22} \, \text{кг}}{(3.8 \times 10^8 \, \text{м})^2} ]
Сначала вычислим знаменатель:
[ (3.8 \times 10^8 \, \text{м})^2 = 3.8^2 \times 10^{16} \, \text{м}^2 = 14.44 \times 10^{16} \, \text{м}^2 ]
Теперь числитель:
[ 6 \times 10^{24} \, \text{кг} \cdot 7.2 \times 10^{22} \, \text{кг} = 43.2 \times 10^{46} \, \text{кг}^2 ]
Теперь подставим это обратно в формулу для силы:
[ F = 6.67430 \times 10^{-11} \, \frac{\text{м}^3}{\text{кг} \cdot \text{с}^2} \cdot \frac{43.2 \times 10^{46} \, \text{кг}^2}{14.44 \times 10^{16} \, \text{м}^2} ]
Сначала вычислим дробь:
[ \frac{43.2 \times 10^{46} \, \text{кг}^2}{14.44 \times 10^{16} \, \text{м}^2} \approx 2.99 \times 10^{30} \, \frac{\text{кг}^2}{\text{м}^2} ]
Теперь умножим это на гравитационную постоянную:
[ F = 6.67430 \times 10^{-11} \, \frac{\text{м}^3}{\text{кг} \cdot \text{с}^2} \cdot 2.99 \times 10^{30} \, \frac{\text{кг}^2}{\text{м}^2} ]
[ F \approx 1.995 \times 10^{20} \, \text{Н} ]
Таким образом, сила гравитационного притяжения между Землей и Луной составляет примерно ( 1.995 \times 10^{20} ) Ньютонов.