Lực hấp dẫn ảnh hưởng đến mọi thứ trong vũ trụ. Lực hấp dẫn là lực tác dụng ở khoảng cách xa, xuyên qua khoảng trống giữa hai hay nhiều vật. Lực hấp dẫn là một khái niệm gần gũi với chúng ta, không chỉ được ứng dụng trong vật lý, thiên văn học mà còn được dùng để giải thích các hiện tượng trong đời sống thực tế. Vì vậy, bài viết dưới đây sẽ giúp bạn tìm hiểu kỹ hơn về Lực hấp dẫn cũng như định luật vạn vật hấp dẫn.
Lực hấp dẫn là gì?
Ví dụ :
-
Nhờ có Lực hấp dẫn của Trái đất mà vệ tinh nhân tạo có thể quay quanh Trái đất
-
Nhờ có Lực hấp dẫn mà ta có thể thả một vật như hòn đá, cây bút, chai nước,… rơi từ trên cao xuống đất.
Từ 2 ví dụ trên, chúng ta có thể rút ra định nghĩa về Lực hấp dẫn:
Lực hấp dẫn được định nghĩa là lực tác dụng ở khoảng cách xa, xuyên qua khoảng không giữa hai hay nhiều vật. Trong vật lý, Lực hấp dẫn là lực hấp dẫn giữa vật chất. Lực hấp dẫn có độ lớn tỉ lệ với khối lượng của chúng.
Qua tìm hiểu Lực hấp dẫn của trái đất tác dụng lên mọi vật có khối lượng. Do đó, dù trái đất đang quay, nhưng chúng ta vẫn có thể dễ dàng đứng vững trên bề mặt trái đất mà không chịu bất kỳ sự tác động nào khác.
Bên cạnh đó, Lực hấp dẫn còn được định nghĩa là lực tương tác giữa các hành tinh trên quỹ đạo của chúng ta quanh Mặt trời, Trái đất và Mặt trăng trên quỹ đạo quanh Trái đất. Lực hấp dẫn giúp chúng ta giải thích sự hình thành thủy triều và nhiều hiện tượng trong tự nhiên.
Lưu ý: khi không có Lực hấp dẫn sẽ dẫn đến hiện tượng không trọng lực – hiện tượng người và vật sẽ trôi dạt không mục đích, lơ lửng trong không gian. Tình trạng không trọng lượng thường xảy ra khi các phi hành gia di chuyển khỏi Trái đất để đến các vũ trụ khác.
Ai đã phát hiện ra Lực hấp dẫn?
Trong khu vườn của Trang viên Woolsthorpe ở Lincolnshire, năm 1666, Isaac Newton đã phát hiện ra Lực hấp dẫn khi ông đang ngồi dưới gốc cây táo và bị một quả táo rơi trúng đầu. Chắc hẳn nhiều bạn đã từng nghe câu chuyện này, thậm chí nó còn nằm trong nội dung của một cuốn sách giáo khoa Vật lý.
Kết quả tìm ra Lực hấp dẫn không chỉ đến từ lúc quả táo rơi mà còn phụ thuộc vào quá trình nghiên cứu, suy nghĩ cần mẫn của anh. Anh ấy đặt câu hỏi tại sao khi những quả táo rơi khỏi cây, chúng lại rơi thẳng xuống đất thay vì bay lên trên hoặc bay sang một bên. Và chính Newton đã giải đáp điều này bằng cách trả lời rằng, Trái đất hút quả táo bằng một lực không tên.
Các tính năng của Lực hấp dẫn
Lực hấp dẫn có các đặc điểm sau:
-
Là lực hấp dẫn
-
Trọng tâm của vật (chất điểm) là tập hợp của Lực hấp dẫn
-
Đường thẳng đi qua tâm của hai vật bất kỳ là giá của Lực hấp dẫn
Các định luật về chuyển động và vạn vật hấp dẫn
Nội dung định luật vạn vật hấp dẫn
Phát biểu của Newton về định luật vạn vật hấp dẫn phát biểu rằng trong vũ trụ, mọi hạt hút mọi hạt khác theo tỷ lệ với tích khối lượng của chúng. Nếu không, chúng sẽ tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa các tâm. Việc phát hiện ra lý thuyết này được coi là sự thống nhất vĩ đại đầu tiên. Điều này là do nó đánh dấu sự hợp nhất của các hiện tượng hấp dẫn được mô tả trước đây trên Trái đất với các hiện tượng thiên văn đã biết.
Định luật vạn vật hấp dẫn của Newton khẳng định mọi vật thể trong vũ trụ đều chịu tác dụng của lực hấp dẫn của Trái đất và hút lẫn nhau bằng một lực gọi là định luật vạn vật hấp dẫn. Theo đó, Lực hấp dẫn giữa hai hạt bất kỳ hoặc hai vật bất kỳ tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng và tỷ lệ thuận với tích hai khối lượng của chúng.
Chú ý: Định luật vạn vật hấp dẫn chỉ đúng trong trường hợp khoảng cách giữa hai vật rất lớn so với kích thước của chúng.
Phương trình của định luật vạn vật hấp dẫn
Công thức:
Phía trong:
-
Fd: Lực hấp dẫn
-
m1, m2 lần lượt là khối lượng của hai hạt
-
R là khoảng cách giữa chúng
-
được gọi là hằng số hấp dẫn
Lực hấp dẫn là trường hợp đặc biệt của Lực hấp dẫn
Trọng lực là gì?
Lực hấp dẫn của một vật thể được định nghĩa là Lực hấp dẫn giữa vật thể và Trái đất. Lực hấp dẫn có điểm tại trọng tâm khi một vật có khối lượng m được thả rơi ở độ cao h so với mặt đất. Khi đó, có trọng lượng P tác dụng lên vật.
công thức trọng lực
Công thức xác định độ lớn của trọng trường là:
Phía trong:
-
m là khối lượng của vật (kg)
-
M và R lần lượt là khối lượng và bán kính Trái Đất
-
h là độ cao từ vật đến mặt đất (m)
Ta có P = mg nên gia tốc rơi tự do với gia tốc rơi tự do được xác định như sau:
Chú ý: Nếu đặt vật gần mặt đất (h << R) thì g = (GM)/R^2
Ứng dụng của định luật vạn vật hấp dẫn
Trong cuộc sống: Chúng ta dễ dàng nhận thấy định lý vạn vật hấp dẫn tồn tại xung quanh cuộc sống. Ví dụ như các hiện tượng tự nhiên như nhảy từ cao xuống thấp, tuyết rơi từ trên cao xuống, vật bất kỳ rơi xuống,…
Trong thiên văn học:
-
Lực hấp dẫn của Mặt trời là thứ làm cho các hành tinh khác quay quanh Mặt trời. Lực hấp dẫn đóng vai trò là loại lực chi phối chuyển động của tất cả các thiên thể trong hệ mặt trời và trong toàn vũ trụ.
-
Nhờ Lực hấp dẫn mà vật chất có thể kết dính với nhau để tạo thành Trái đất, Mặt trời và các thiên thể khác trong vũ trụ. Không có Lực hấp dẫn, chúng sẽ tách biệt, tồn tại ở nhiều nơi khác nhau, không liên kết với nhau và tất nhiên sẽ không thể có cuộc sống như bây giờ.
-
Lực hấp dẫn còn có tác dụng giữ cho Mặt trăng ở quỹ đạo quanh Trái đất. Sự hình thành thủy triều và sự xuất hiện của các hiện tượng tự nhiên khác mà chúng ta quan sát được cũng là kết quả của Lực hấp dẫn.
Ví dụ thực tế: Trong các cuộc kháng chiến trong lịch sử dựng nước và giữ nước của dân tộc Việt Nam, chắc hẳn ai cũng biết đến chiến thắng của Ngô Quyền trước quân Nam Hán trên sông Bạch Đằng năm 938. Chiến thắng này có được là nhờ cắm cọc sông.
Vì khi thủy triều lên, nước sẽ dâng cao, có khả năng vùi lấp các cọc này. Và sau khi thủy triều rút, mực nước rút để lộ những phần cọc nhọn hoắt. Nhờ vậy mà chọc thủng được chiến thuyền của quân Nam Hán, quân dân ta cũng nhờ đó mà đại thắng.
Một số bài tập về Lực hấp dẫn và định luật vạn vật hấp dẫn (Lyric 10)
Sau đây là một số bài tập giúp các em củng cố kiến thức về Lực hấp dẫn và định luật vạn vật hấp dẫn.
Câu 1: Một hòn đá nằm yên trên mặt đất, trọng lực do Trái đất tác dụng lên hòn đá có giá trị
A. Lớn hơn trọng lượng của hòn đá.
B. Nhỏ hơn trọng lượng của hòn đá.
C. Bằng trọng lượng của hòn đá
D. Bằng 0 .
Đáp án: Chọn C.
Giải thích : Một hòn đá nằm yên trên mặt đất, trọng lực do Trái đất tác dụng lên hòn đá bằng trọng lượng của hòn đá.
Câu 2 : Hai quả cầu giống nhau có khối lượng 20kg, khoảng cách giữa các tâm là 50 cm, bán kính bằng 10 cm. Biết rằng hệ số trọng trường là G = 6,67.10^-11 Nm2 /kg^2 . Tính độ lớn lực hấp dẫn giữa chúng:
A. 1,0672.10^-8N.
B. 1,0672.10^-6N.
C. 1,0672.10^-7N.
D. 1,0672.10^-5N.
Trả lời : Chọn CŨ
Hướng dẫn : Áp dụng công thức của định luật vạn vật hấp dẫn
Câu 3: Hai quả cầu giống hệt nhau được đặt sao cho tâm của chúng cách nhau một khoảng r thì lực hấp dẫn giữa chúng là F. Nếu thay một trong hai quả cầu trên bằng một quả cầu đồng chất khác có bán kính gấp đôi bán kính mà vẫn giữ nguyên khoảng cách giữa hai tâm (hai quả cầu không tiếp xúc nhau) thì lực hấp dẫn giữa chúng lúc này là bao nhiêu?
MỘT.2F.
B.16F.
C. 8F.
D. 4F.
Đáp án: Chọn C.
Giữ nguyên khoảng cách giữa hai tâm (hai quả cầu không tiếp xúc nhau) thì lực hấp dẫn giữa chúng lúc này là:
Câu 4: Ở mặt đất, một vật có trọng lượng 10N. Nếu dịch chuyển vật này cách Trái đất một khoảng R (R là bán kính Trái đất) thì trọng lượng của vật bằng
A. 1 N .
B. 2,5N.
C.5N.
D.10N.
Trả lời : Chọn XÓA
Giải thích:
Câu 5: Hai chiếc tàu thủy, mỗi chiếc có khối lượng 50 000 tấn, nằm cách nhau 1km. Lấy g=10 m/s^2. So sánh Lực hấp dẫn giữa chúng với trọng lượng của một quả cân có khối lượng 20 g.
Lớn hơn
B. Bằng nhau
C. Nhỏ hơn
D. Chưa thể biết
Đáp án: Chọn C.
Giải thích: Lực hấp dẫn giữa 2 tàu là
Trọng lượng của quả cầu cân bằng: P = mg = 0,02.10 = 0,2 (N)
Vậy P>F
Câu 8: Bán kính Trái Đất là 6400km, gia tốc trọng trường tại mặt đất là 9,80 m/s^2. Tính gia tốc trọng trường ở độ cao 5 km và ở độ cao bằng nửa bán kính Trái Đất.
Câu trả lời:
Phân tích vấn đề:
Phần kết:
Bài viết trên đã tổng hợp những kiến thức cần thiết liên quan đến Lực hấp dẫn và định luật vạn vật hấp dẫn. Hi vọng với những thông tin mà Manta.edu.vn cung cấp, các bạn có thể tự nghiên cứu và học tập một cách hiệu quả.
