a)
Comienza por plantear los módulos, y luego las componentes, de las fuerzas que actúan sobre la carga ubicada en el centro de la circunferencia (indicamos con G a la constante de gravitación universal):
1)
FA = G*MA*M/R2 = G*10*1/12 = 10*G (expresada en newtons),
observa que su dirección es: α = 90°, y sus componentes son:
FAx = 0
FAy = 10*G.
2)
FB = G*MB*M/R2 = G*15*1/12 = 15*G (expresada en newtons),
observa que su dirección es: β = 0°, y sus componentes son:
FBx = 15*G
FBy = 0.
3)
FC = G*MC*M/R2 = G*20*1/12 = 20*G (expresada en newtons),
observa que su dirección es: γ = 195°, y sus componentes son:
FCx = 20*G*cos(195°)
FCy = 20*G*sen(195°).
Luego, las componentes de la fuerza resultante sobre la carga ubicada en el centro de la circunferencia, quedan:
Rx = FAx + FBx + FCx = 0 + 15*G + 20*G*cos(195°) ≅ -4,319*G (en newtons),
Ry = FAy + FBy + FCy = 10*G + 0 + 20*G*sen(195°) ≅ 4,824*G (en newtons);
luego, plantea la expresión del módulo de la fuerza resultante:
R = √(Rx2 + Ry2) ≅ √( (-4,319)2 + 4,8242 )*G ≅ √(41,925)*G ≅ 6,475*G = 6,475*6,674*10-11≅ 4,321*10-10 N.
Luego, observa que la dirección de la fuerza resultante corresponde a un ángulo del segundo cuadrante, por lo que tienes:
tanθ = Ry/Rx ≅ 4,824/(-4,319) ≅ -1,117,
luego compones con la función inversa de la tangente, haces la corrección para el segundo cuadrante, y queda:
θ ≅ 131,839°.
b)
Si las masas ubicadas en los puntos A, B, C son iguales, puedes obtener equilibrio para la carga ubicada en el centro de la circunferencia si las direcciones difieren entre si en 120° (por ejemplo, puedes asignar: α = 120°, β = 0° y γ = 240°). Haz el intento a fin de verificar que la carga ubicada en el centro queda en equilibrio.
Espero haberte ayudado.