Esercizi di Meccanica razionale elaborati dell'ing. Giorgio Bertucelli.
Esercizio
Il Sole si trova a circa 25000 anni-luce dal centro della galassia, intorno alla quale si muove percorrendo una circonferenza in un tempo di circa T=170000000 anni. La Terra dista dal Sole circa 8 minuti-luce. Con questi soli dati trovare la massa della galassia in unità di masse solari. Si assume che la forza gravitazionale sul Sole possa essere approssimata supponendo che tutte le masse della galassia siano nel suo baricentro.
Soluzione
massa del Sole =mS, massa della Terra=m, massa della galassia=M, distanza Terra-Sole=r=minuti-luce,
distanza Sole-centro della galassia=R
velocità della Terra=v, velocità della galassia=V
Per il moto della Terra intorno al Sole scriveremo:
Per il moto del Sole intorno alla galassia scriviamo:
Secondo la teoria della gravitazione di Newton, due corpi posti a distanza r l'uno dall'altro, si attraggono mediante una forza che è direttamente proporzionale al prodotto delle masse dei singoli corpi, e inversamente proporzionale al quadrato di r. Se le masse dei corpi sono piccole, l'attrazione gravitazionale sarà altrettanto piccola. Viceversa se almeno uno dei corpi è particolarmente massivo. Ciò si verifica se uno dei due corpi è un pianeta, come ad esempio, la Terra. Infatti, se orientiamo un asse y verticale verso il basso (i.e. verso la Terra) come mostrato in figura:
un qualunque corpo lasciato all'azione della forza di attrazione gravitazionale esercitata dalla Terra, si muove di moto uniformemente accelerato in quanto soggetto alla forza:
dove g è l'accelerazione di gravità, mentre P è la predetta forza che chiamiamo peso del corpo di massa m. (altro…)