Celem jest obliczenie deficytu masy
Korzystając z równania Einsteina:
gdzie:
-
-
-
Stąd:
Zmiana energii odpowiada różnicy między energią układu w nieskończoności a energią układu w stanie początkowym. Układem jest Ziemia oraz Księżyc krążący wokół niej.
Z danych:
- masa Ziemi
- masa Księżyca
- odległość Ziemia-Księżyc
Biorąc pod uwagę energię potencjalną grawitacji oraz energię kinetyczną Księżyca:
gdzie
Dla początkowego położenia Księżyca:
Energia potencjalna Księżyca w nieskończoności to 0.
Pomiędzy Ziemią, a Księżycem istnieje siła grawitacji, która pełni rolę siły dośrodkowej
Uwzględniając siłę grawitacji i siłę dośrodkową:
oraz
masz:
Energia kinetyczna Księżyca:
W nieskończoności, energia kinetyczna to 0. =
Całkowita energia układu:
Deficyt masy:
Po podstawieniu wartości otrzymujesz:
Całkowita masa układu:
Deficyt części masy przedstawiasz jako:
Aby mieć dokładne obliczenia przyjmi, że
Podstaw do wzoru:
Ostatecznie, stosunek deficytu masy do masy układu wynosi
Rozpocznij od podstaw. Gdy mówisz o deficycie masy układu Ziemia-Księżyc, chodzi o różnicę między łączną masą tych dwóch ciał a masą, jaką miałyby te ciała niebieskie, gdyby były w bardzo dużej odległości od siebie. To zaskakujące zjawisko wynika z teorii względności Einsteina.
Po pierwsze, musisz pamiętać, że gdy dwa ciała niebieskie, takie jak Ziemia i Księżyc, znajdują się blisko siebie, posiadają pewną energię potencjalną związaną z ich wzajemnym oddziaływaniem grawitacyjnym. Im bliżej siebie są te ciała, tym większa jest ta energia potencjalna. Gdyby Ziemia i Księżyc były w nieskończoności względem siebie, ich energia potencjalna byłaby równa zero.
Kolejnym ważnym aspektem jest energia kinetyczna Księżyca. Ponieważ Księżyc porusza się wokół Ziemi, posiada pewną energię kinetyczną. Jeśli Księżyc znajdowałby się w nieskończoności względem Ziemi, nie poruszałby się wokół niej, więc jego energia kinetyczna również byłaby równa zero.
Musisz więc uwzględnić obie te energie w swoich obliczeniach. Rozpocznij od obliczenia łącznej energii układu, uwzględniając energie potencjalną i kinetyczną. Następnie, używając słynnego wzoru Einsteina
Po obliczeniu deficytu masy dla układu Ziemia-Księżyc, przystąp do obliczenia procentowego udziału tego deficytu w ogólnej masie układu. Aby to zrobić, podziel deficyt masy przez łączną masę układu i pomnóż przez 100, aby uzyskać wynik procentowy.
Ostatecznie, uzyskany deficyt masy będzie reprezentować różnicę między rzeczywistą masą układu a masą, jaką miałby układ, gdyby obiektы spoczywały oddzielnie w nieskończoności.