Lý thuyết vật lí lớp 10 lực hấp dẫn, định luật vạn vật hấp dẫn thuộc chủ đề vật lí lớp 10 Lực và chuyển động
Lực hấp dẫn là gì?
- Lực hấp dẫn (gravity) là lực hút nhau của mọi vật trong vũ trụ.
- Lực hấp dẫn tương tác xuyên qua khoảng không gian giữa các vật.
Định luật vạn vật hấp dẫn:
Định luật vạn vật hấp dẫn: Lực hấp dẫn tỉ lệ thuận với tích khối lượng của hai vật và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.
Công thức lực hấp dẫn:
\[F_{hd}=G\dfrac{m_{1}m_{2}}{r^{2}}\]
trong đó
- m1; m2: là khối lượng của hai vật (kg)
- G = 6,67.10-11N.m2/kg2: hằng số hấp dẫn
- r: khoảng cách giữa hai vật (m)
- F$_{hd}$: lực hấp dẫn giữa hai vật (N)
Lực hấp dẫn và trọng lực
Đối với các vật nằm trong trường hấp dẫn của Trái Đất cách mặt đất một khoảng h đều chịu lực hút của Trái Đất, lực này gọi riêng là trọng lực, trọng lực có điểm đặt tại trọng tâm của vật, luôn có phương thẳng đứng chiều từ trên xuống hướng vào tâm Trái Đất. Độ lớn của trọng lực gọi là trọng lượng.
\[F_{hd}=G\dfrac{mM}{(R+h)^{2}} = mg = P\]
Công thức gia tốc rơi tự do phụ thuộc vào độ cao:
=> $g = \dfrac{M}{(R \pm h)^{2}}$
Trong đó:
g: gia tốc rơi tự do (m/s2)
m: khối lượng của vật cần tính trọng lượng (kg)
M: khối lượng của Trái Đất (kg)
R: bán kính của Trái Đất (m)
h: độ cao (độ sâu) của vật so với mặt đất (m)
P: độ lớn của trọng lực (N)
- Trong thực tế khối lượng Trái Đất phân bố không đồng đều → gia tốc rơi tự do của vật tại các địa điểm khác nhau trên Trái Đất là khác nhau, hay nói cách khác gia tốc rơi tự do là đại lượng phụ thuộc vào vị trí địa lý.
- Trọng trường hay trường trọng lực là Môi trường bao quanh Trái Đất, tác dụng trọng lực lên các vật đặt trong đó.
- P = mg: độ lớn của trọng lực (gravity) còn được gọi là trọng lượng (ponderosity)
Sự khác biệt giữa trọng lượng và khối lượng
- Trọng lượng P = mg có đơn vị là Newton (N) đo độ lớn của trọng lực tác dụng lên vật
- Khối lượng m = tổng lượng vật chất cấu tạo nên vật.
Trong thực tế khi ta cân một vật bằng cân đồng hồ, cân điện tử … bên trong các loại cân này đều có một lò xo đàn hồi, lực đàn hồi có độ lớn tương đương với áp lực do người đó nén lên mặt cân.
Ta có Fđh = N = P; bằng phép đo gián tiếp độ biến dạng của lò xo ta nội suy ra khối lượng của người đứng trên cân một cách gần đúng.
Nếu cân lò được đặt trên Mặt Trăng (g mặt trăng nhỏ hơn khoảng 6 lần so với Trái Đất) thì khi dó số chỉ trên cân sẽ không còn chính xác nữa, điều này xảy ra không phải do người đó giảm khối lượng mà do Trọng lượng của người đó đã thay đổi (g thay đổi)