A Fig. 13-40 mostra duas cascas esféricas concêntricas homogêneas de massas M 1 e M 2 . Determine o módulo da força gravitacional a que está sujeita uma partícula de massa m situada a uma distância (a) a, (b) b, e (c) c do centro do comum das cascas.

Passo 1

Bom, a equação da aceleração da gravidade todo mundo já conhece. O que a gente tem que perceber aqui é que, em qualquer ponto dentro da esfera 1, a contribuição pra massa M é nula, entre as casas 1 e 2, só a massa da primeira casca é que entra na conta, e em qualquer ponto a partir da casca 2, todas as duas massas entram na conta. Isso tudo por causa de um teorema chamado de teorema de Gauss (ele também é aplicado em eletrostática). Assim, fica mole responder as perguntas.

Vamos lá, o item (a) fica

F = G m M 1 + M 2 a 2

Passo 2

Já na letra (b), fica

F = G m M 1 b 2

Passo 3

No item (c), como o ponto está dentro da casca 1, a contribuição de M para o cálculo da aceleração é nula, então a aceleração da gravidade é zero

F = 0

Resposta

(a) F = G m M 1 + M 2 a 2

(b) F = G m M 1 b 2

(c) F = 0

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