Tại sao trái đất có lực hấp dẫn
|
Show Lực hấp dẫn là lực hút hai vật về phía nhau, lực làm cho quả táo rơi xuống đất và lực làm các hành tinh quay xung quanh mặt trời. Một vật thể có khối lượng càng lớn thì lực hút hấp dẫn của nó càng mạnh. Bạn đang xem: Lực hấp dẫn là gì Lực cơ bản Lực hấp dẫn là một trong bốn lực cơ bản, cùng với lực điện từ, lực hạt nhân mạnh và lực hạt nhân yếu. Lực hấp dẫn là cái làm cho các vật có trọng lượng. Khi bạn leo lên bàn cân, cái cân cho bạn biết trọng lượng tác dụng lên cơ thể bạn là bao nhiêu. Công thức xác định trọng lượng là: trọng lượng bằng khối lượng nhân với hằng số trọng trường. Trên Trái đất, hằng số trọng trường có giá trị là 9,8 m/s2. Ngày xưa, các nhà triết học như Aristotle cho rằng vật nặng thu gia tốc về phía mặt đất nhanh hơn. Nhưng những thí nghiệm sau đó cho thấy điều đó không đúng. Nguyên nhân khiến cái lông chim rơi chậm hơn hơn quả bóng bowling là vì lực cản của không khí, lực tác dụng theo chiều ngược với gia tốc trọng trường. Xem thêm: " Pc Master Race Là Gì - Chủng Tộc Pc Thượng Đẳng  Albert Einstein đề xuất rằng vật chất làm cong không-thời gian, và lực hấp dẫn là sự cong làm cho các vật lệch khỏi chuyển động theo đường thẳng. Không-thời gian cong làm các vật đang chuyển động trong một mặt phẳng rơi vào một quỹ đạo tròn. Isaac Newton đã phát triển lí thuyết vạn vật hấp dẫn của ông vào những năm 1680. Ông tìm thấy rằng lực hấp dẫn tác dụng lên tất cả vật chất và là một hàm của khối lượng lẫn khoảng cách. Mỗi vật hút lấy mỗi vật khác với một lực tỉ lệ thuận với tích khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. Phương trình thường được biểu diễn là: Fg = G (m1 ∙ m2) / r2 Fg là lực hấp dẫn m1 và m2 là khối lượng của hai vật r là khoảng cách giữa hai vật G là hằng số vạn vật hấp dẫn Các phương trình Newton hoạt động cực kì tốt trong việc dự đoán các vật thể như các hành tinh trong hệ mặt trời hành xử như thế nào. Định luật vạn vật hấp dẫn của Newton phát biểu rằng 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. Thuyết tương đối Newton công bố nghiên cứu của ông về lực hấp dẫn vào năm 1687, và nó là lời giải thích khoa học tốt nhất cho đến khi Einstein đi tới lí thuyết tương đối rộng của ông vào năm 1915. Theo lí thuyết của Einstein, lực hấp dẫn không phải là một lực, mà thay vậy, nó là hệ quả của thực tế là vật chất làm uốn cong không-thời gian. Một dự đoán của thuyết tương đối rộng là ánh sáng sẽ uốn cong quanh những vật thể khối lượng lớn. Một số thực tế vui Trọng lực trên mặt trăng bằng khoảng 16% trọng lực trên Trái đất, sao Hỏa có lực hút bằng khoảng 38% lực hút của Trái đất, còn hành tinh lớn nhất trong hệ mặt trời, Mộc tinh, có trọng lực gấp 2,5 lần trọng lực của Trái đất. (So sánh tương ứng trên bề mặt từng hành tinh.)Mặc dù chẳng có ai “khám phá ra” lực hấp dẫn, nhưng truyền thuyết kể rằng nhà thiên văn học nổi tiếng Galileo Galilei đã tiến hành một số thí nghiệm sớm nhất với lực hấp dẫn, thả rơi các quả cầu từ đỉnh Tháp nghiêng Pisa để xem chúng rơi nhanh bao nhiêu.Isaac Newton chỉ mới 23 tuổi và vừa tốt nghiệp đại học khi ông để ý một quả táo rơi trong vườn nhà mình và bắt đầu vén màn bí ẩn của lực hấp dẫn. (Có lẽ đó là một huyền thoại vui.)Một phép đo kiểm tra thuyết tương đối của Einstein là sự bẻ cong của ánh sáng sao đi qua gần mặt trời trong kì nhật thực toàn phần xảy ra hôm 29 tháng 5, 1919.Lỗ đen là ngôi sao khối lượng lớn đã co lại có lực hấp dẫn mạnh đến mức kể cả ánh sáng cũng không thể thoát ra khỏi nó.Thuyết tương đối rộng của Einstein không tương thích với cơ học lượng tử, các định luật kì lạ chi phối hành trạng của những hạt nhỏ xíu cấu tạo nên vũ trụ – ví dụ như photon và electron.
Xung quanh chúng ta luôn tồn tại một loại lực gọi là lực hấp dẫn. Vậy lực hấp dẫn là gì? Đặc điểm - Công thức tính ra sao? Trọng lực là gì? Hãy cùng theo dõi bài viết dưới đây để giải đáp ngay những câu hỏi này và tìm hiểu câu chuyện hài hước về nguồn gốc của loại lực này nhé! 1. Lực hấp dẫn là gì?Lực hấp dẫn là một trong bốn loại lực cơ bản, cùng với lực điện từ, lực hạt nhân mạnh và lực hạt nhân yếu. Lực hấp dẫn là lực khiến cho các vật cótrọng lượng. Khi bạn leo lên bàn cân thì cái cân cho bạn biết trọng lượng tác dụng lên cơ thể bạn là bao nhiêu. Vậy có thể giải thích rằng, lực hấp dẫn là lực hút 2 vật về phía nhau, lực làm cho các hành tinh quay xung quanh mặt trời, lực làm cho quả táo rơi xuống đất. Lực hấp dẫn là lực tác dụng từ xa qua khoảng không gian giữa các vật. Một vật thể có khối lượng càng lớn thì lực hấp dẫn của nó càng mạnh. 1.2. Đặc điểm của lực hấp dẫn
1.3. Định luật vạn vật hấp dẫnĐịnh luật: Lực hấp dẫn giữa hai chất điểm bất kì tỉ lệ thuận với tích hai khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. Công thức: Lực này sẽ tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa hai vật và tỉ lệ thuận với khối lượng của vật. Điều kiện áp dụng định luật:
1.4.Lực hấp dẫn hình thành do đâu?Hiểu rõlực hấp dẫn là gì? Hình thành từ đâu? Khi một vật thể chịu sự tác động của ngoại lực sẽ làm nó bị lệch khỏi quỹ đạo chuyển động. Xét trong hệ quy chiếu quán tính thì lúc này các vật di chuyển tự do, với vận tốc không thay đổi. Qũy đạo của chúng tạo thành những đường trắc địa hay còn gọi là độ cong của không thời gian. Hai vật thể cùng chịu những tác động sẽ sinh ra lực hút, và người ta gọi đó chính là lực hấp dẫn. 1.5. Ví dụ về lực hấp dẫn
Ví dụ 1:Tại sao gia tốc rơi tự do và trọng lượng của vật càng lên cao lại càng giảm? Lời giải Lực hấp dẫn giữa hai vật: F = G.Mm/d² Trong đó M,m,d là khối lượng và khoảng cách giữa hai vật, G là hằng số hấp dẫn. Vật ở gần mặt đất: d = R (bán kính trái đất) P = m.g = G(M.m/R2) (1) Vật ở độ cao h ⇒ cách tâm trái đất: d = R+h P’ = m.g’ = G. [(M.m)/(R + h)2] (2) Lấy (2) chia (1) ta được: g/g’ = R2/(R + h)2 Gia tốc trọng trường tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách từ vật đến tâm trái đất Khi h càng lớn (càng lên cao) thì g càng giảm. P = mg, nên khi g giảm => P giảm Ví dụ 2: Một vật khối lượng 1 kg, ở trên mặt đất có trọng lượng 10N. Khi chuyển vật tới một điểm cách tâm Trái Đất 2R (R là bán kính của Trái Đất) thì nó có trọng lượng bằng bao nhiêu? Lời giải Ta có độ lớn của trọng lực (trọng lượng): P = G.[m.M/(R + h)2] Tại mặt đất (h = 0): P1 = G.m.M/R2 = 10N Ở độ cao cách tâm Trái Đất một đoạn 2R => h = R: P2 = G.[m.M/(R + R)2 = G.(m.M/4R2) (2) Từ (1) và (2) Ví dụ 3: Hai tàu thủy, mỗi chiếc có khối lượng 50 000 tấn ở cách nhau 1 km. lấy g = 10 m/s2. So sánh lực hấp dẫn giữa chúng với trọng lượng của một cái cân có khối lượng của một quả cân có khối lượng 20g. A. Lớn hơn B. Bằng nhau C. Nhỏ hơn D. Chưa thể biết Lời giải Lực hấp dẫn giữa hai tàu thuỷ là Trọng lượng của 1 quả cân có khối lượng 20g: P = m.g = 20.10-3.10 = 0,2N ⇒P > Fhd Ví dụ 4: Tính trọng lượng của một nhà du hành vũ trụ có khối lượng 75kg khi người đó ở a) Trên Trái Đất (lấy g = 9,8 m/s2) b) Trên Mặt Trăng (lấy gmt = 1,70 m/s2) c) Trên Kim Tinh (lấy gkt = 8,7m/s2) Lời giải Áp dụng công thức : P = mg; m = 75kg. a) Trọng lượng của nhà du hành vũ trụ khi người đó ở trên Trái Đất : P = 75.9,8 = 735N. b) Trọng lượng của nhà du hành vũ trụ khi người đó ở trên Mặt Trăng: Pmt = 75.1,7 = 127,5N. c) Trọng lượng của nhà du hành vũ trụ khi người đó ở trên Kim Tinh: Pkt = 75.8,7 = 652,5N. 2. Trọng lực là gì?Trọng lực là lực hút trái đất tác dụng lên một vật, có phương thẳng đứng và có chiều hướng về phía của trái đất. Trọng lực được xác định bằng cách tính khối lượng của vật với gia tốc tự do tại nơi đặt vật đó. Trọng lực sẽ có phương thẳng đứng và chiều từ hướng về phía trái đất. Trọng lượng và trọng lực là hai lực hoàn toàn khác nhau. Trọng lực là trường hợp riêng của lực hấp dẫn. 1.2. Công thức tính trọng lực
3. Một số thực tế vui về lực hấp dẫn
Trên đây là một số thông tin, khái niệm về lực hấp dẫn và trường hợp đặc biệt của lực hấp dẫn là trọng lực. Hi vọng những thông tin này sẽ giúp ích cho bạn. Chúc bạn có một ngày mới vui vẻ! |
