Quả cầu đặc, tâm O, bán kính R, đồng chất, khối lượng phân bố đều, bị khoét một lỗ hổng cũng có dạng hình cầu, bán kính r. Tâm O’ của lỗ cách tâm O của quả cầu một đoạn d (hình 3.5). Khối tâm G của phần còn lại nằm trên đường thẳng nối O với O’, ngoài đoạn OO’, cách O một khoảng:
Đáp án đúng: A
Chọn hệ quy chiếu sao cho trục Ox trùng với đường thẳng nối tâm O và O′. Gọi G là khối tâm của phần vật còn lại.
Gọi V1V1 là thể tích của quả cầu lớn, V2V2 là thể tích của phần bị khoét.
Vì vật đồng chất nên ta có thể biểu diễn khối lượng tương ứng với thể tích.
Khi đó ta có:
\(x_G = \frac{x_1V_1 - x_2V_2}{V_1 - V_2}\) với \(x_1 = 0\) là tọa độ khối tâm của quả cầu lớn và \(x_2 = d\) là tọa độ khối tâm của phần bị khoét.
Suy ra:\(x_G = \frac{-dV_2}{V_1 - V_2} = \frac{-d.\frac{4}{3}\pi r^3}{\frac{4}{3}\pi R^3 - \frac{4}{3}\pi r^3} = \frac{-dr^3}{R^3-r^3}\)
Vậy khối tâm G của phần còn lại nằm trên đường thẳng nối O với O’, ngoài đoạn OO’, cách O một khoảng:\(|x_G| = \frac{dr^3}{R^3-r^3}\)