Chương II: Lực Hấp Dẫn Là Gì? Định Luật Vạn Vật Hấp Dẫn - SoanBai123

Chương II: Lực hấp dẫn là gì? Định luật vạn vật hấp dẫn

Chương II: Định luật II Newton, khái niệm mức quán tính

Lực hấp dẫn là lực hút nhau của mọi vật trong vũ trụ. Lực hấp dẫn giữa hai vật tỉ lệ thuận với tích khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.

Chương II: Lực hấp dẫn là gì? Định luật vạn vật hấp dẫn

1/ Lực hấp dẫn, định luật vạn vật hấp dẫn:

Chuyện kể rằng vào một ngày đẹp trời khi đang ngồi dưới gốc táo, một quả táo bỗng rơi vào đầu Newton, khiến trong đầu ông nẩy sinh nhiều câu hỏi.​ Tại sao quả táo lại rơi xuống Trái Đất? tại sao Mặt Trăng nặng hơn quả táo lại không rơi vào Trái Đất …

xuất phát từ những câu hỏi chưa lời giải đáp, ông đã đào sâu nghiên cứu và đưa ra định luật vạn vật hấp dẫn.

Nội dung của định luật vạn vật hấp dẫn: Lực hấp dẫn giữa hai chất điểm bất kì tỉ lệ thuận với tích hai khối lưuọng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. Biểu thức của định luật vạn vật hấp dẫn:

Fhd=Gm1m2r2Fhd=Gm1m2r2​

trong đó

• m1; m2: là khối lượng của hai vật (kg)
• G=6,67.10-11N.m2/kg2: hằng số hấp dẫn
• r: khoảng cách giữa hai vật (m)
• Fhd: lực hấp dẫn giữa hai vật (N)

Điều kiện áp dụng công thức của định luật vạn vật hấp dẫn:

• Hai vật phải được coi là chất điểm (kích thước của các vật rất nhỏ so với khoảng cách mà ta xét)
• Nếu các vật là đồng chất, hình cầu, khoảng cách giữa hai vật được tính từ tâm của hai hình cầu đó.

2/ Vận dụng định luật vạn vật hấp dẫn: Bài tập 1: Biết rằng khối lượng của Trái Đất là 6.1024kg, khối lượng của quả táo là 500g, khoảng cách từ mặt đất đến quả táo là 5m, bán kính Trái đất là 6400km. Tính lực hấp dẫn giữa hai vật và giải thích tại sao quả táo lại rơi xuống đất mà không có trường hợp ngược lại.

Fhd=Gm1m2(R+h)2Fhd=Gm1m2(R+h)2=6,67.10−116.1024.0,5(6400.103+5)26,67.10−116.1024.0,5(6400.103+5)2=4,885N​

Lực Trái Đất hút quả táo=lực của quả táo hút Trái Đất=lực hấp dẫn=4,885N Áp dụng định luật II Newton Gia tốc sinh ra do lực hút của Trái Đất lên quả táo:

a12=Fhdm2a12=Fhdm2=9,77 (m/s2)​

Gia tốc sinh ra do lực hút của quả táo lên Trái Đất:

a21=Fhdm1a21=Fhdm1=8,14.10-25 (m/s2)​

a12 >>> a21 => quả táo bắt buộc phải chuyển động (rơi) về phía Trái Đất Bài tập 2: Cùng với các dữ liệu của bài toán trên, nhưng thay quả táo bằng Mặt trăng có khối lượng 7,37.1022kg, khoảng cách tới Trái Đất là 38.107m. Tính lực hấp dẫn giữa Mặt Trăng và Trái Đất?

Fhd=Gm1m2r2Fhd=Gm1m2r2=6,67.10−116.1024.7,37.1022(38.107)26,67.10−116.1024.7,37.1022(38.107)2=2,04.1020 N​

Lực Trái Đất hút Mặt Trăng=lực của Mặt Trăng hút Trái Đất=lực hấp dẫn=2,04.1020 N Áp dụng định luật II Newton Gia tốc sinh ra do lực hút của Trái Đất lên Mặt Trăng:

a12=Fhdm2a12=Fhdm2=2,77.10-3 (m/s2)​

Gia tốc sinh ra do lực hút của Mặt Trăng lên Trái Đất:

a21=Fhdm1a21=Fhdm1=2,4.10-5 (m/s2)​ Tại sao mặt trăng không rơi về phía trái đất?

Bài toán 3: Tính lực hấp dẫn giữa 2 tàu biển trọng tải 50000 tấn đi cách nhau một khoảng 100m.

Fhd=Gm1m2r2Fhd=Gm1m2r2=6,67.10−115.107.5.107(100)26,67.10−115.107.5.107(100)2=16 N​

16N tương đương với lực đè của một vật có khối lượng 1,6kg (tương đối nhỏ) vì vậy đối với các vật trên mặt đất lực hấp dẫn gần như không đáng kể. 3/ Lực hấp dẫn và trọng lực: Trọng lực (lực hút của Trái đất lên một vật):

P=m.g => g=Pmg=Pm (1)​

Lực hấp dẫn giữa Trái đất (khối lượng M) và vật khối lượng m

Fhd=GM.m(R+h)2Fhd=GM.m(R+h)2 => Fhdm=GM(R+h)2Fhdm=GM(R+h)2 (2)​

(1) và (2) đều là công thức xác định lực hút của Trái đất lên vật => Fhd = P = mg =>

Công thức tính gia tốc tại điểm bất kỳ trên Trái Đất

g=GM(R+h)2g=GM(R+h)2​

Trong đó:

• M: khối lượng của Trái Đất (kg)
• R: bán kính của Trái Đất (m)
• h: độ cao của vật so với mặt đất (m)

Kết luận: Trọng lực là một trường hợp riêng của lực hấp dẫn.

Chuyên mục: Lý thuyết Vật Lý Lớp 10

Thảo luận cho bài: Chương II: Lực hấp dẫn là gì? Định luật vạn vật hấp dẫn

Bài viết cùng chuyên mục

• Chương VIII: Tại sao tủ lạnh lại có thể làm lạnh? (Đọc thêm)

• Chương VIII: Động cơ nhiệt, động cơ đốt trong 4 kỳ, 2 kỳ chạy xăng và Diesel (Đọc thêm)

• Chương VIII: Các nguyên lý nhiệt động lực học, Động cơ nhiệt.

• Chương VIII: Nội năng là gì? sự biến thiên nội năng, cơ sở nhiệt động lực học

• Chương VII: Lửa là gì? tại sao khi cháy lửa có màu xanh? hình dạng của ngọn lửa (Đọc thêm)

• Chương VII: nhiệt giai là gì? các thang đo nhiệt độ thường gặp và cách chuyển đổi (Đọc thêm)

• Chương VII: Anders Celsius nhà vật lý thiên văn tạo ra thang nhiệt giai bách phân (Đọc thêm)

• Chương VII: Các trạng thái của vật chất, sự chuyển thể (Đọc thêm)