Định luật vạn vật hấp dẫn

Chia sẻ cùng cộng đồng!

Định luật vạn vật hấp dẫn – thuyết vạn vật hấp dẫn hay luật vạn vật hấp dẫn…đều là tên gọi 1 định luật nổi tiếng của nhà thiên tài Newton. Để tìm hiểu về định luật này, bạn có thể tham khảo bài viết dưới đây!

Định luật vạn vật hấp dẫn của Newton

Newton là nhà thiên tài vĩ đại, ông là cha đẻ của nhiều định luật khác nhau. Tìm hiểu thêm về Isaac Newton 3 định luật Newton, bạn vui lòng tham khảo TẠI ĐÂY!

Lực hấp dẫn là gì?

Mọi vật trong vũ trụ đều hút nhau với một lực, gọi là lực hấp dẫn. Lực hấp dẫn là lực tác dụng từ xa, qua khoảng không gian giữa các vật. Trong vật lý học, lực hấp dẫn là lực hút giữa mọi vật chất và có độ lớn tỷ lệ với khối lượng của chúng.

Lực hấp dẫn của Trái Đất tác động lên các vật thể có khối lượng và đó là nguyên nhân tại sao chúng ta có thể đức trên bề mặt trái đất mà không bị hất văng trong khi trái đất vẫn đang quay!

Lực hấp dẫn cũng là lực giữ Trái Đất và các hành tinh khác ở trên quỹ đạo của chúng quanh Mặt Trời, Mặt Trăng trên quỹ đạo quanh Trái Đất, sự hình thành thủy triều và nhiều hiện tượng thiên nhiên khác mà chúng ta cùng quan sát được.

Không trọng lực là hiện tượng rất quen thuộc với các nhà du hành vũ trụ, khi đó con người sẽ trôi nổi lềnh bềnh trong không gian. Nếu bạn là phan của các bộ phim “Khoa học viễn tưởng” thì không quá xa lạ với thuật ngữ này!

Trọng lực là gì?

Trọng lực của một vật thể trên bề mặt một hành tinh hay vật thể khác trong vũ trụ là lực hấp dẫn mà hành tinh hay vật thể khác tác động lên nó. Trọng lực được trình bày rõ nét hơn trong bài viết: 3 định luật Newton, bạn có thể tham khảo.

Với vật thể ở trái đất, trọng lực P = 10m , với P là trọng lực (N); m là khối lượng vật thể (kg). Ví dụ bạn đang đứng trên mặt đất có khối lượng 50kg, vậy trọng lực hay lực hút trái đất với bạn là: P = 10.50 = 500N

Phát biểu định luật

Định luật vạn vật hấp dẫn Newton được phát biểu như sau:

Lực hấp dẫn giữa 2 chất điểm tỷ lệ thuận với tích hai khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách hai vật.

Công thức tính lực hấp dẫn

Fhd = G.m1.m2 / r²

Trong đó:

  • Fhd – là độ lớn lực hấp dẫn (đơn vị N)
  • m1, m2 – lần lượt là khối lượng của 2 chất điểm (đơn vị kg)
  • r – khoảng cách giữa 2 vật (đơn vị m)
  • G = 6,67 x 10^(-11) m³/kg.s² là hằng số hấp dẫn – được xác định lần đầu tiên năm 1797 bởi thí nghiệm Cavendish

Định luật được áp dụng cho các trường hợp

  • Hai vật là hai chất điểm
  • Hai vật đồng chất hình cầu với khoảng cách giữa chúng được tính từ tâm vật này đến tâm vật kia.

Trường hợp đặc biệt

Trọng lực là trường hợp riêng của lực hấp dẫn. Trọng lực tác dụng lên một vật là lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vật đó. Trọng lực đặt vào một điểm đặc biệt của vật, gọi là trọng tâm của vật.

Vật ở gần mặt đất (h << R)

Vật có khối lượng m có gia tốc rơi tự do:

go = MG / R²

Theo định luật 2 Newton, vật có khối lượng m chịu lực hấp dẫn có độ lớn:

P = m.go = G.M.m / R²

Vật ở xa mặt đất

Mở rộng định luật vạn vật hấp dẫn. Nếu xem Trái Đất như một quả cầu đồng tính thì lực hấp dẫn do nó tác dụng lên một vật có khối lượng m ở độ cao h là:

F = GMm / (R+h)² (1)

Mặt khác, lực này cũng là trọng lực hay lực hút của trái đất, nên:

P = mg (2)

Từ hai công thức (1) và (2) ta rút ra được gia tốc rơi tự do của vật ở độ cao h là:

g = MG / (R+h)²

Giá trị các đại lượng

  • M = 6.10^24 kg – khối lượng trái đất
  • G = 6,67.10^(-11) m³/kg.s² là hằng số hấp dẫn
  • R = 6400.10^3 m – là bán kính trái đất

Tổng hợp công thức cần nhớ về định luật vạn vật hấp dẫn

Tổng hợp công thức về bài toán định luật vạn vật hấp dẫn

Bài tập về định luật vạn vật hấp dẫn

Bài 1: Tính gia tốc rơi tự do của một vật ở độ cao h = 5R (R = 6400km), biết gia tốc rơi tự do tại mặt đất là 9,8 m/s².

Hướng dẫn giải:

  • Gia tốc ở mặt đất:g = M.G / R² = 9,8
  • Gia tốc ở độ cao h: g’ = M.G / (R+h)² = M.G / (6.R)² = 0,27 m/s²

Bài 2: Một vật có m = 10kg khi đặt ở mặt đáy có trọng lượng là 100N. Khi đặt ở nơi cách mặt đất 3R thì nó có trọng lượng là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải:

  • Ở mặt đất: P = F = G.M.m / R²
  • Ở độ cao h: P’ = G.M.m / (R-h)² = P/16 = 6,25N

Kiến thức tham khảo

Bài viết liên quan: Công và công suất

Bài viết liên quan: Định luật bảo toàn năng lượng

Bài viết tham khảo: Định luật Kirchhoff 1 + 2

Bài viết tham khảo: Định luật Ohm

Chuyên mục tham khảo: Vật lý học

Nếu các bạn có bất cứ thắc mắc vui lòng comment phía dưới hoặc Liên hệ chúng tôi!

Chúng tôi luôn sẵn sàng đem lại những giá trị tốt đẹp cho cộng đồng!

YoutobeFacebookTwitter

Leave a Reply

error: Content is protected !!