لحساب كتلتي الجسيم A والجسيم C، سنستخدم قانون الجاذبية الكونية والمعلومات المعطاة في السؤال والرسم البياني.

Physics

ScanSolve AI Answer

Answer

a) mA=0.250 kg\text{a) } m_A = 0.250 \text{ kg}

b) mC=1.00 kg\text{b) } m_C = 1.00 \text{ kg}

Step-by-step solution

4 steps

لحساب كتلتي الجسيم A والجسيم C، سنستخدم قانون الجاذبية الكونية والمعلومات المعطاة في السؤال والرسم البياني.

المعطيات:

  • موقع الجسيم A: xA=−0.20 mx_A = -0.20 \text{ m}
  • موقع الجسيم B: xB=0 mx_B = 0 \text{ m} (الأصل)
  • كتلة الجسيم B: mB=1.0 kgm_B = 1.0 \text{ kg}
  • موقع الجسيم C: xC=xx_C = x (حيث x>0x > 0)
  • ثابت الجاذبية الكونية: G=6.674×10−11 N⋅m2/kg2G = 6.674 \times 10^{-11} \text{ N} \cdot \text{m}^2/\text{kg}^2
  • القوة الصافية Fnet,xF_{net,x} تقترب من قيمة مقارب (asymptote) قدرها −4.17×10−10 N-4.17 \times 10^{-10} \text{ N} عندما x→∞x \to \infty.
  1. تحديد تعبير القوة الصافية على الجسيم B.

    القوة الصافية على الجسيم B هي مجموع القوى الجاذبية من الجسيم A ومن الجسيم C.
    القوة من A على B (FAB,xF_{AB,x}): الجسيم A يقع على يسار B، لذا القوة الجاذبة ستكون في الاتجاه السالب للمحور x.

    FAB,x=−GmAmB(xB−xA)2=−GmA(1.0 kg)(0−(−0.20 m))2=−GmA(0.20)2F_{AB,x} = -G \frac{m_A m_B}{(x_B - x_A)^2} = -G \frac{m_A (1.0 \text{ kg})}{(0 - (-0.20 \text{ m}))^2} = -G \frac{m_A}{(0.20)^2}

    القوة من C على B (FCB,xF_{CB,x}): الجسيم C يقع على يمين B (حيث x>0x > 0)، لذا القوة الجاذبة ستكون في الاتجاه الموجب للمحور x.

    FCB,x=GmCmB(xC−xB)2=GmC(1.0 kg)(x−0)2=GmCx2F_{CB,x} = G \frac{m_C m_B}{(x_C - x_B)^2} = G \frac{m_C (1.0 \text{ kg})}{(x - 0)^2} = G \frac{m_C}{x^2}

    القوة الصافية على الجسيم B هي:

    Fnet,x=FAB,x+FCB,x=−GmA0.04+GmCx2F_{net,x} = F_{AB,x} + F_{CB,x} = -G \frac{m_A}{0.04} + G \frac{m_C}{x^2}
  2. حساب كتلة الجسيم A (mAm_A) باستخدام قيمة المقارب.

    عندما x→∞x \to \infty، فإن الحد GmCx2G \frac{m_C}{x^2} يقترب من الصفر.
    لذلك، القوة الصافية تقترب من:

    lim⁡x→∞Fnet,x=−GmA0.04\lim_{x \to \infty} F_{net,x} = -G \frac{m_A}{0.04}

    وفقًا للمسألة، هذه القيمة تساوي −4.17×10−10 N-4.17 \times 10^{-10} \text{ N}.

    −GmA0.04=−4.17×10−10 N-G \frac{m_A}{0.04} = -4.17 \times 10^{-10} \text{ N}

    نحل المعادلة لإيجاد mAm_A:

    mA=(4.17×10−10 N)×0.04 m2Gm_A = \frac{(4.17 \times 10^{-10} \text{ N}) \times 0.04 \text{ m}^2}{G} mA=4.17×10−10×0.046.674×10−11m_A = \frac{4.17 \times 10^{-10} \times 0.04}{6.674 \times 10^{-11}} mA=0.1668×10−106.674×10−11m_A = \frac{0.1668 \times 10^{-10}}{6.674 \times 10^{-11}} mA=0.02499399×10m_A = 0.02499399 \times 10 mA≈0.250 kgm_A \approx 0.250 \text{ kg}

    كتلة الجسيم A هي:

    a) mA=0.250 kg\boxed{\text{a) } m_A = 0.250 \text{ kg}}
  3. حساب كتلة الجسيم C (mCm_C) باستخدام نقطة من الرسم البياني.

    من الرسم البياني، نلاحظ أن Fnet,x=0F_{net,x} = 0 عندما x=0.4 mx = 0.4 \text{ m}.
    نعوض هذه القيم في معادلة القوة الصافية:

    0=−GmA0.04+GmC(0.4)20 = -G \frac{m_A}{0.04} + G \frac{m_C}{(0.4)^2}

    بما أن G≠0G \neq 0، يمكننا قسمة الطرفين على GG:

    0=−mA0.04+mC0.160 = -\frac{m_A}{0.04} + \frac{m_C}{0.16}

    نحل المعادلة لإيجاد mCm_C:

    mC0.16=mA0.04\frac{m_C}{0.16} = \frac{m_A}{0.04} mC=0.160.04mAm_C = \frac{0.16}{0.04} m_A mC=4mAm_C = 4 m_A
  4. حساب قيمة mCm_C.

    باستخدام قيمة mAm_A التي حسبناها في الخطوة 2:

    mC=4×0.2499399 kgm_C = 4 \times 0.2499399 \text{ kg} mC=0.9997596 kgm_C = 0.9997596 \text{ kg}

    بالتقريب إلى ثلاثة أرقام معنوية:

    mC≈1.00 kgm_C \approx 1.00 \text{ kg}

    كتلة الجسيم C هي:

    b) mC=1.00 kg\boxed{\text{b) } m_C = 1.00 \text{ kg}}
Was this helpful?

Try one yourself

A new problem that tests the same skill.

Still stuck on this one?

Ask a follow-up, and the answer starts from this question.

Got a different question?Ask your own question