Vật lí - Các khái niệm và quan hệ (Phần 12)

1.15 Định luật vạn vật hấp dẫn Newton

Lực hấp dẫn là lực hút tương hỗ giữa hai vật bất kì có khối lượng, bất kể kích cỡ của chúng. Độ lớn của lực hấp dẫn giữa hai vật phụ thuộc vào hai biến: khối lượngkhoảng cách. Nếu chúng ta mang hai quyển sách giáo khoa vật lí ra ngoài không gian vũ trụ và để chúng cách nhau 1,0 m, chúng sẽ gia tốc về phía nhau rất chậm. Nếu chúng ta tách hai hành tinh Trái đất sao cho bề mặt của chúng cách nhau 1,0 m, chúng sẽ gia tốc về phía nhau rất nhanh. Nếu chúng ta tăng khoảng cách giữa hai Trái đất đó lên đáng kể, thì chúng sẽ gia tốc về phía nhau chậm hơn nhiều. Newton biểu diễn mối quan hệ này dưới dạng đại số trong định luật vạn vật hấp dẫn của ông.

Xét hai quả cầu khối lượng m1m2 có tâm của chúng cách nhau một khoảng r (xem Hình 1.56a). Theo định luật vạn vật hấp dẫn, độ lớn của lực hút giữa chúng được biểu diễn bởi phương trình

Định luật vạn vật hấp dẫn Newton

Hằng số vạn vật hấp dẫn, G, lần đầu tiên được đo bởi Henry Cavendish vào năm 1798. Trong thí nghiệm kinh điển của ông, Cavendish sử dụng một cái cân xoắn gồm một thanh ngang dài 2 m treo tại điểm chính giữa của nó bằng một sợi dây mảnh. Tại mỗi đầu thanh có gắn một quả cầu bằng chì 0,8 kg. Khi hai quả cầu chì lớn hơn, 50 kg, được mang đến gần mỗi quả cầu nhỏ, sợi dây mảnh hơi xoắn lại một chút do lực hút giữa những quả cầu lớn và nhỏ (Hình 1.56b). Cavendish đã có thể tính ra lực cần thiết để làm xoắn sợi dây mảnh đó, và đã sử dụng nó để tìm lực hút giữa những quả cầu. Ông tìm thấy lực hút giữa hai khối lượng 1 kg cách nhau 1 m là 6,67 × 10-11 N. Từ định luật vạn vật hấp dẫn Newton

Định luật vạn vật hấp dẫn Newton

Định luật vạn vật hấp dẫn Newton

Không nên nhầm hằng số này với g, là độ lớn trường hấp dẫn, hay gia tốc trọng trường.

Ví dụ 25. Lực hấp dẫn giữa hai quyển sách

Định luật vạn vật hấp dẫn Newton

Lực hấp dẫn giữa hai quyển sách 1,3 kg đặt sao cho tâm của chúng cách nhau 2,0 m là bao nhiêu?

Bài giải và liên hệ lí thuyết

Đã biết

Định luật vạn vật hấp dẫn Newton

Vì lực này quá nhỏ, nên nếu hai quyển sách được buông ra trong không gian vũ trụ, gia tốc mà mỗi quyển sách chịu sẽ hết sức nhỏ. Lưu ý rằng lực do hai quyển sách tác dụng lên nhau là bằng nhau và ngược chiều.

Tính lực hấp dẫn

Ở mục 1.9, chúng ta đã sử dụng phương trình Fg = mg để tính trọng lực. Phương trình này chỉ áp dụng cho những vật ở gần bề mặt Trái đất. Chúng ta có thể suy ra giá trị của g từ định luật vạn vật hấp dẫn.

Xét một quả táo khối lượng mA ở gần bề mặt Trái đất. Chúng ta biểu diễn tình huống này dưới dạng đại số bởi phương trình

Định luật vạn vật hấp dẫn Newton

Cả hai phương trình cho trọng lực đều giá có trị ở gần bề mặt Trái đất. Khi chúng ta tiến ra xa mặt đất, thì chúng ta hoặc là phải sử dụng định luật vạn vật hấp dẫn, hoặc là thay đổi giá trị của g để tính lực hấp dẫn giữa hai vật (xem Bảng 1.3).

Định luật vạn vật hấp dẫn Newton

Ví dụ 26. Tỉ lệ thức hấp dẫn

Hai quả cầu khối lượng mAmB đặt sao cho tâm của chúng cách nhau một khoảng rAB. Lực giữa hai quả cầu sẽ thay đổi như thế nào nếu

a) mA tăng lên gấp đôi?

b) cả hai khối lượng tăng lên gấp đôi?

c) hai khối lượng không thay đổi, nhưng khoảng cách giữa hai quả cầu tăng lên gấp đôi?

Bài giải và liên hệ lí thuyết

a) Nhắc lại rằng

Định luật vạn vật hấp dẫn Newton

Tăng gấp đôi cả hai khối lượng làm cho lực giữa chúng tăng lên bốn lần.

c) Nếu ta tăng gấp đôi khoảng cách giữa hai quả cầu, thì phương trình trở thành

Định luật vạn vật hấp dẫn Newton

Lực bây giờ bằng một phần tư giá trị ban đầu của nó.

 ____________

1. Lực hấp dẫn giữa hai electron cách nhau 1,0 cm là bao nhiêu? (me = 9,1 × 10-31 kg)

2. Lực hấp dẫn giữa Trái đất và Mặt trăng là bao nhiêu, biết khối lượng của Mặt trăng bằng 0,013 lần khối lượng Trái đất?

3. Hai quả cầu khối lượng m1m2 cách nhau khoảng cách r. Lực hút hấp dẫn giữa chúng sẽ thay đổi như thế nào, nếu

a) m1 giảm một nửa và m2 giảm bốn lần?

b) m1 tăng gấp đôi và r tăng gấp ba?

c) m1, m2r đều tăng lên gấp đôi?

4. Tại nơi cách bề mặt Trái đất bao xa bạn sẽ mất một nửa trọng lượng của mình?

5. Mộc tinh có khối lượng 1,9 × 1027 kg và bán kính 7,2 × 107 m. Hãy tính gia tốc trọng trường trên Mộc tinh.

Vật lí - Các khái niệm và quan hệ
SGK của Canada - Nhiều tác giả
Bản dịch của  TVVL

<< Phần trước | Phần tiếp theo >>

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Photon là gì?
25/07/2021
Là hạt sơ cấp của ánh sáng, photon vừa bình dị vừa mang đầy những bất ngờ. Cái các nhà vật lí gọi là photon, thì những
Lược sử âm thanh
28/02/2021
Sóng âm: 13,7 tỉ năm trước Âm thanh có nguồn gốc từ rất xa xưa, chẳng bao lâu sau Vụ Nổ Lớn tĩnh lặng đến chán ngắt.
Đồng hồ nước Ktesibios
03/01/2021
Khoảng năm 250 tCN. “Đồng hồ nước Ktesibios quan trọng vì nó đã làm thay đổi mãi mãi sự hiểu biết của chúng ta về một
Tic-tac-toe
05/12/2020
Khoảng 1300 tCN   Các nhà khảo cổ có thể truy nguyên nguồn gốc của “trò chơi ba điểm một hàng” đến khoảng năm 1300
Sao neutron to bao nhiêu?
18/09/2020
Các nhà thiên văn vật lí đang kết hợp nhiều phương pháp để làm hé lộ các bí mật của một số vật thể lạ lùng nhất
Giải chi tiết mã đề 219 môn Vật Lý đề thi TN THPT 2020 (đợt 2)
04/09/2020
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 96)
04/09/2020
Khám phá Hải Vương tinh 1846 John Couch Adams (1819–1892), Urbain Jean Joseph Le Verrier (1811–1877), Johann Gottfried Galle (1812–1910) “Bài
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 95)
04/09/2020
Các định luật Kirchhoff về mạch điện 1845 Gustav Robert Kirchhoff (1824–1887) Khi vợ của Gustav Kirchhoff, Clara, qua đời, nhà vật

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

Đọc nhiều trong tháng



Bài viết chuyên đề

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com