Có phải gia tốc trọng trường có giá trị như nhau với tất cả mọi vật không?

TRong luc

Tất cả chúng ta đều được dạy rằng khi không có lực cản của không khí thì tất cả mọi vật rơi tự do với cùng một gia tốc không phụ thuộc vào khối lượng của vật rơi. Mặc dù điều này là đúng, với độ chính xác cao, đối với các vật có khối lượng rất nhỏ so với khối lượng Trái đất, nó lại không đúng với những vật có khối lượng đáng kể so với khối lượng Trái đất.

Khi ta nói về gia tốc của một vật đối với Trái đất là ta đang nói đến gia tốc được đo từ một hệ quy chiếu cố định gắn với Trái đất. Tuy nhiên, Trái đất lại cũng đang chuyển động. Khi quan sát từ một hệ quy chiếu quán tính trong không gian, đứng yên so với các ngôi sao “cố định”, thì cả Trái đất và vật đang bị Trái đất hút đều đang gia tốc hướng về phía nhau. Mà nếu Trái đất cũng đang gia tốc so với hệ quy chiếu gắn với các ngôi sao cố định đó thì Trái đất không còn là một hệ quy chiếu quán tính nữa, và ta phải xét đến các “giả lực” xuất hiện do sự gia tốc của Trái đất so với các ngôi sao.

Nếu gọi m là khối lượng của vật đang bị hút về Trái đất, Me là khối lượng Trái đất, và r là khoảng cách giữa vật và Trái đất, thì trong hệ quy chiếu quán tính gắn với một ngôi sao cố định, gia tốc của Trái đất là Gm/r2 theo một hướng và gia tốc của vật bị hút về Trái đất là GMe/r2 theo hướng ngược lại. Như vậy, trong hệ quy chiếu quán tính này, gia tốc của vật m không phụ thuộc vào khối lượng của nó. Tuy nhiên, trong hệ quy chiếu gắn với Trái đất, gia tốc của vật m này phải là tổng của hai gia tốc: GMe(1 + m/Me)/r2, rõ ràng là phụ thuộc vào khối lượng m của vật bị hút về phía Trái đất.

Sự phụ thuộc vào khối lượng vật m này trở nên đáng kể khi xem xét sự hấp dẫn giữa hai vật thể có khối lượng không quá chênh lệch, mà trường hợp của Trái đất và Mặt trăng là một ví dụ. Nếu dùng công thức thông thường là GMe/r2 để tính gia tốc của Mặt trăng so với Trái đất thay vì dùng công thức chính xác hơn là GMe(1 + m/Me)/r2 thì sai số vào khoảng 1,2%. Sai số này sẽ lớn hơn nhiều nếu ta tính gia tốc của Mặt trời so với Trái đất.

Ý tưởng chính ở đây là gia tốc hấp dẫn của một vật đối với một hệ quy chiếu quán tính không phụ thuộc vào khối lượng của vật đó, nhưng cũng chính gia tốc này khi được đo từ một hệ quy chiếu không quán tính lại phụ thuộc vào khối lượng của vật bị hấp dẫn. Và do đó, gia tốc hấp dẫn g của mọi vật so với Trái đất - một hệ quy chiếu không quán tính - là không bằng nhau.

 

Nguyễn Đông Hải

Kansas State University Physics Education Research - KSUPER

dịch từ bài viết của

Thomas R. Michalik & William A. Mattson

Randolph-Macon Woman's College, Lynchburg, Virginia 24503

đăng trên tạp chí The Physics Teacher của Hội Giáo viên Vật lý Hoa Kỳ - AAPT, số ra tháng 1 năm 1984.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Tạo bảng điểm online

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Ai đã phát minh ra ABC?
16/02/2020
Lâu nay người ta vẫn cho rằng các thư lại Ai Cập đã sáng chế ra bảng chữ cái đầu tiên. Tuy nhiên, đó chưa phải là toàn bộ
Toán học cấp tốc (Phần 10)
15/02/2020
e e là một số siêu việt và là một trong những hằng số cơ bản của toán học. Được gọi là hằng số Euler, nó có giá trị
Toán học cấp tốc (Phần 9)
15/02/2020
Số đại số và số siêu việt Một số đại số là nghiệm của một phương trình chứa lũy thừa của biến x, một đa thức
Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 62)
15/02/2020
Chương 18 BOM KHINH KHÍ, TÊN LỬA LIÊN LỤC ĐỊA, LASER VÀ TƯƠNG LAI Sau sự phát triển bom nguyên tử, bản chất của chiến tranh
Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 61)
15/02/2020
TIẾP TỤC DỰ ÁN MANHATTAN Nghiên cứu Dự án Manhattan đã khởi động. Vấn đề chính là tách U-235 ra khỏi uranium thiên nhiên.
Tương lai của tâm trí - Michio Kaku (Phần 42)
15/02/2020
NÓ THỰC SỰ LÀ MỘT BỘ NÃO? Mặc dù các nhà khoa học này tuyên bố rằng mô phỏng máy tính của họ về não sẽ bắt đầu
Tương lai của tâm trí - Michio Kaku (Phần 41)
15/02/2020
XÂY DỰNG MỘT BỘ NÃO Giống như nhiều đứa trẻ khác, tôi đã từng thích tháo rời đồng hồ, tháo rời chúng, vặn hết ốc
Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành (Phần 88)
14/02/2020
Neptunium Vào năm 1940, các nhà vật lí Mĩ Edwin McMillan (1907–91) và Philip Abelson (1913–2004) đã tạo ra nguyên tố đầu tiên nặng

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

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