Lực hấp dẫn là gì? Định luật vạn vật hấp dẫn, công thức tính
Có thể bạn chưa biết, để có thể giữ cho mặt trăng chuyển động quanh mặt trời là nhờ có lực hấp dẫn giữa trái đất và mặt trăng. Vậy lực hấp dẫn là gì? Đặc điểm, định luật của lực hấp dẫn như thế nào? Nội dung trong bài viết sau đây Thiết Bị Điện Goldsun sẽ giải đáp chi tiết nhất.
Lực hấp dẫn là gì?
Mọi vật trong vũ trụ đều hút nhau với một lực gọi là lực hấp dẫn, hiểu đơn giản là lực hút hai 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. Lực hấp dẫn có độ lớn tỷ lệ với khối lượng của chúng, một vật thể có khối lượng càng lớn thì lực hấp dẫn của nó càng mạnh.
Ví dụ:
- Lực hấp dẫn giữa Trái Đất và Mặt Trăng giữ cho Mặt Trăng chuyển động quanh Trái Đất.
- Lực hấp dẫn giữa Mặt Trời và các hành tinh giữ cho các hành tinh chuyển động quanh Mặt Trời.
- Nhờ có lực hấp dẫn mà chúng ta có thể thả một vật như quả cam, chiếc bút, cục đá,.. rơi từ trên cao xuống mặt đất.
Nếu trên Trái Đất không tồn tại lực hấp dẫn sẽ dẫn đến hiện tượng không có trọng lượng, lúc này con người và mọi vật sẽ trôi vô định, nổi lềnh bềnh trong không gian. Không trọng lượng thường xuất hiện ở bên ngoài Trái Đất, nơi mà các nhà du hành di chuyển ra khỏi Trái Đất để tới các vũ trụ khác.
Ai là người phát hiện ra lực hấp dẫn?
Tại vườn nhà ở trang viên Woolsthorpe tại Lincolnshire, vào năm 1666 Isaac Newton đã khám phá ra được lực hấp dẫn khi ông ngồi dưới gốc cây táo và bị quả táo rơi trúng đầu. Chắc hẳn có rất nhiều bạn đã nghe đến câu chuyện này, thậm chí nó còn là một phần nội dung của sách giáo khoa Vật lý.
Kết quả của việc tìm ra lực hấp dẫn không chỉ xuất phát từ khoảnh khắc quả táo rơi xuống, mà nó còn phụ thuộc vào quá trình nghiên cứu và suy nghĩ miệt mài của ông.
Ông đặt ra câu hỏi tại sao khi táo rụng khỏi cành cây, chúng sẽ rơi thẳng xuống mặt đất thay vì bay ngược lên hoặc rơi ngang. Và cũng chính Newton đã giải đáp điều này bằng câu trả lời rằng, Trái Đất hút quả táo bằng một lực chưa được gọi tên.
Đặc điểm của lực hấp dẫn
Lực hấp dẫn có các đặc điểm sau đây:
- Lực hấp dẫn là lực hút.
- Lực hấp dẫn có phương là đường thẳng nối tâm của hai vật.
- Trọng tâm của vật là điểm đặt của lực hấp dẫn.
- Độ lớn tỉ lệ thuận với khối lượng của hai vật và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.
Định luật vạn vật hấp dẫn
Trong chương trình học vật lí lớp 10, chúng ta đã được học và làm quen với lực hấp dẫn. Đi kèm với đó chính là định luật vạn vật hấp dẫn cần phải nắm vững.
Nội dung định luật vạn vật hấp dẫn
Định luật vạn vật hấp dẫn của Newton được phát biểu như sau: Mọi hạt đều hút mọi hạt khác trong vũ trụ với một lực tỉ lệ thuận với tích khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa các tâm của chúng.
Ta có hệ thức sau:
Fhd = G.(m1.m2/r2)
Trong đó:
- m1, m2 : Là khối lượng của hai chất điểm (kg).
- r: là khoảng cách giữa hai chất điểm (m).
- Fhd : Là độ lớn lực hấp dẫn (N).
- G: Là hằng số hấp dẫn có giá trị là 6,67.10-11 N.m2/kg2.
Ví dụ: Hai tàu thủy có khối lượng 40000 tấn ở cách nhau 1 km. Tính lực hấp dẫn giữa chúng.
Giải:
Đổi 40000 tấn = 4.107 kg và 1 km = 1000 m
Áp dụng định luật vạn vật hấp dẫn ta có độ lớn lực hấp dẫn giữa chúng là:
Fhd = G.(m1.m2/r2) = 6,67.10-11.((4.107)2.10002) = 0, 1068 N.
Điều kiện áp dụng định luật
Hệ thức trên áp dụng được cho các vật thông thường trong hai trường hợp:
- Khoảng cách giữa hai vật rất lớn so với kích thước của chúng. Khi đó, vật được coi là hai chất điểm.
- Các vật đồng chất và có dạng hình cầu. Lúc này, r là khoảng cách giữa hai tâm và lực hấp dẫn nằm trên đường nối tâm.
Trọng lực là trường hợp riêng của lực hấp dẫn
Trọng lực mà Trái Đất tác dụng lên một vật là lực hấp dẫn giữa Trái Đất với vật đó. Trọng lực đặt vào một điểm đặc biệt của vật, đó là trọng tâm của vật.
Trường hấp dẫn do Trái Đất tác động lên xung quanh nó gọi là trọng lực.
Độ lớn của trọng lực tính như sau:
P = G.[(m.M)/(R + h)2 ]
Trong đó:
- m: Khối lượng của vật.
- M, R: Khối lượng và bán kính của Trái Đất.
- h: Độ cao của vật so với mặt đất.
Nếu vật ở gần mặt đất ta có công thức: g = G.M/R2.
Nếu nhiều vật khác nhau lần lượt đặt tại củng một điểm thì trọng trường gây cho chúng cùng một gia tốc rơi tự do như nhau, g là gia tốc trọng trường, đại lượng đặc trưng cho trọng trường tại mỗi điểm.
Ứng dụng của định luật vạn vật hấp dẫn
Định luật vạn vật hấp dẫn được ứng dụng nhiều trong cuộc sống thường ngày:
Trong thiên văn học
Lực hấp dẫn đóng vai trò là loại lực chi phối chuyển động của mọi thiên thể trong hệ Mặt trời và trong toàn vũ trụ. Nhờ có lực hấp dẫn của Mặt trời nên các hành tinh khác quay quanh Mặt Trời.
Nhờ có lực hấp dẫn nên các vật chất gắn kết với nhau giúp hình thành nên Trái Đất, Mặt Trời và các thiên thể khác trong vũ trụ. Nếu không có lực hấp dẫn chúng sẽ tách rời nhau, tồn tại ở các nơi khác nhau, không liên kết với nhau và chúng ta sẽ không có cuộc sống như hiện tại.
Lực hấp dẫn còn có tác dụng giữ Mặt Trăng trên quỹ đạo quay quanh Trái Đất. Sự hình thành thủy triều và sự xuất hiện của các hiện tượng thiên nhiên khác mà chúng ta quan sát được cũng là nhờ lực hấp dẫn.
Ví dụ thực tế: Trong các cuộc kháng chiến trong lịch sử dựng nước và giữ nước của dân tộc Việt Nam, chắc chắn rằng, ai cũng biết đến chiến thắng đánh bại quân Nam Hán trên sông Bạch Đằng năm 938 của Ngô Quyền. Chiến thắng này có được nhờ vào việc cắm bãi cọc sông.
Vì khi thủy triều lên, nước sẽ dâng cao, có khả năng che lấp các cây cọc này. Và sau khi thủy triều rút, mực nước rút xuống thấp để lộ những phần sắc nhọn của các chiếc cọc. Nhờ vào việc này mà các tàu thuyền của quân Nam Hán đã bị đâm thủng, cũng nhờ đó nhân dân ta giành được chiến thắng.
Trong cuộc sống hàng ngày
Cân đòn: Vật nào có khối lượng lớn hơn thì sẽ bị Trái Đất hút với 1 lực lớn hơn.
Các vật dụng như vòi hoa sen, nhảy dù, pháo hoa, đài phun nước,.. cũng nhờ lực hấp dẫn tác động lên.
Trên đây là những thông tin thú vị mà Thiết Bị Điện Goldsun đã tổng hợp về chủ đề lực hấp dẫn và các kiến thức liên quan. Hy vọng bài viết trên đã cung cấp cho quý bạn đọc những thông tin hữu ích.
