Determinar el centro de masas de una molécula de agua. Una molécula de agua está formada por un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno. El oxígeno tiene una masa de 16 unidades de masa unificada (u) y cada átomo de hidrógeno tiene una masa de 1 u. Los átomos de hidrógeno están situados cada uno de ellos a una distancia media de 9,6 nm (9,6x10^(-9) ) del átomo de oxígeno y separados entre sí por un ángulo de 104,5º.
Muchísimas graciass.
Establece un sistema de referencia OXY y ubica en él los puntos representativos de las posiciones de los átomos, de los que indicamos también los valores de sus masas:
MO = 16 u (masa de un átomo de Oxígeno),
ubicado en el origen de coordenadas O(0,0);
MHa = 1 u (masa el primer átomo de Hidrógeno),
ubicado en el punto: A( 9,6 , 0 ), con las coordenadas expresadas en nm;
MHb = 1 u (masa del segundo átomo de Hidrógeno),
ubicado en el punto: B( 9,6*cos(104,5°) , 9,6*sen(104,5°) ), con las coordenadas expresadas en nm.
Luego, planteas las expresiones de las coordenadas del centro de masas de la molécula de agua, y quedan:
xc = (MO*xO + MHa*xHa + MHb*xHb) / (MO + MHa + MHb),
yc = (MO*yO + MHa*yHa + MHb*yHb) / (MO + MHa + MHb).
reemplazas valores, y queda:
1)
xc = ( 16*0 + 1*9,6 + 1*9,6*cos(104,5°) ) / (16+1+1),
resuelves términos y el denominador, cancelas términos nulos, y queda:
xc = ( 9,6 + 9,6*cos(104,5°) ) / 18 ≅ (9,6-2,404)/18 ≅ 7,196/18 ≅ 0,400 nm;
2)
yc = ( 16*0 + 1*0 + 1*9,6*sen(104,5°) ) / (16+1+1),
resuelves términos y el denominador, cancelas términos nulos, y queda:
yc = ( 9,6*cos(104,5°) ) / 18 ≅ (9,294)/18 ≅ 18,894/18 ≅ 0,516 nm;
por lo que puedes concluir que el centro de masas de la molécula es el punto: C( 0,400 , 0,516 ),
con sus coordenadas expresadas en nanometros.
Espero haberte ayudado.