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


250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 90)
25/05/2020
Đồng hồ tròn năm 1841 Những đồng hồ đầu tiên không có kim phút. Kim phút chỉ trở nên quan trọng cùng với sự phát triển
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 89)
25/05/2020
Định luật Joule về sự tỏa nhiệt do dòng điện 1840 James Prescott Joule (1818-1889)   Các bác sĩ phẫu thuật thường ăn
Câu chuyện phát minh laser: Và thế là có ánh sáng!
22/05/2020
Kỉ niệm 60 năm laser ra đời. Bài của Pauline Rigby trên tạp chí Physics World, số tháng 5/2020. Cuộc đua chế tạo laser đã khởi
Tìm hiểu nhanh về Vật chất (Phần 9-Hết)
21/05/2020
Chương 9 Vật chất tối và năng lượng tối Khi chúng ta nhìn vào không gian sâu thẳm với kính thiên văn của mình, chúng ta nhìn
Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành (Phần 100-Hết)
19/05/2020
Oganesson Việc tạo ra các nguyên tố siêu nặng mới là một bài tập thực hành trong việc theo đuổi bóng ma nguyên tử. Những
Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành (Phần 99)
19/05/2020
Moscovium Món chén Thánh của nghiên cứu nguyên tố siêu nặng là định vị cái gọi là các hòn đảo ổn định. Đây là những
Galileo và bản chất của khoa học vật lí
13/05/2020
3.1 Giới thiệu Có ba câu chuyện được kể lại. Chuyện thứ nhất kể Galileo là một nhà triết học tự nhiên. Không giống
Tương lai của tâm trí - Michio Kaku (Phần 50)
12/05/2020
15. NHỮNG CHỈ TRÍCH ĐANG QUY KẾT Năm 2000, một cuộc tranh cãi dữ dội nổ ra trong cộng đồng khoa học. Một trong những người

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