Vật lý 10 Bài 11: Lực hấp dẫn và Định luật vạn vật hấp dẫn


Khi quan sát quỹ đạo chuyển động của các hành tinh trong hệ Mặt Trời , có rất nhiều những câu hỏi được đưa ra: 

  • Lực nào giữ cho Mặt Trăng chuyển động gần như tròn đều quanh Trái Đất ?
  • Lực nào giữ cho Trái Đất  chuyển động gần như tròn đều quanh Mặt Trời ?

Chúng ta sẽ có câu trả lời sau khi nghiên cứu nội dung bài học ngày hôm nay.

Mời các em cùng nhau tìm hiểu nội dung của Bài 11: Lực hấp dẫn và Định luật vạn vật hấp dẫn

Tóm tắt lý thuyết

1.1. Lực hấp dẫn.

  •   Mọi vật trong vũ trụ đều hút nhau với một lực, gọi là lực hấp dẫn.

  •   Lực hấp dẫn giữa Mặt Trời và các hành tinh giữ cho các hành tinh chuyển động quanh Mặt Trời.

  •   Lực hấp dẫn là lực tác dụng từ xa, qua khoảng không gian giữa các vật

1.2. Định luật vạn vật hấp dẫn.

1.2.1. Định luật :  

  •   Lực hấp dẫn giữa hai chất điểm bất kì tỉ lệ thuận với tích hai khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.

1.2.2. Hệ thức

\({F_{hd}} = G\frac{{{m_1}.{m_2}}}{{{r^2}}}\)   (1)

G = 6,67Nm/kg2 là hằng số hấp dẫn.

  •  Hệ thức (1) 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.

    •  Các vật đồng chất và có dạng hình cầu. Khi ấy r là khoảng cách giữa hai tâm và lực hấp dẫn nằm trên đường nối tâm. 

1.3. 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.

  • Độ lớn của trọng lực

\(P = G\frac{{m.M}}{{{{\left( {R + h} \right)}^2}}}\)

  • Gia tốc rơi tự do :   \(g = \frac{{GM}}{{{{\left( {R + h} \right)}^2}}}\)

  • Nếu ở gần mặt đất (h << R) :

\(P = G\frac{{m.M}}{{{R^2}}}\) ,  \(g = \frac{{GM}}{{{R^2}}}\)

  • Từ các công thức trên cho thấy, gia tốc rơi tự do phụ thuộc độ cao nếu độ cao h khá lớn và là như nhau đối với các vật ở gần mặt đất (h << R). Các hệ quả này hoàn toàn phù hợp với thực nghiệm và là một bằng chứng về sự đúng đắn của định luật vạn vật hấp dẫn.

Bài tập minh họa

Bài 1:

Hai tàu thủy, mỗi chiếc có khối lượng 50000 tấn ở cách nhau 1km. Tính lực hấp dẫn giữa chúng

Hướng dẫn giải:

\(\begin{array}{*{20}{l}}
{{F_{hd}} = G\frac{{m.m}}{{{r^2}}} = }\\
{6,{{67.10}^{ - 11}}\frac{{{{\left( {{{50.10}^6}} \right)}^2}}}{{{{1000}^2}}}}\\
{ = 0,16675{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} N}
\end{array}\)

Bài 2:

Một vật khối lượng 1 kg, ở trên mặt đất có trọng lượng 10N. Khi chuyển vật tới một điểm cách tâm Trái Đất 2R (R là bán kính của Trái Đất) thì nó có trọng lượng bằng bao nhiêu?

Hướng dẫn giải:

  • Ta có độ lớn của trọng lực (trọng lực)

 \(P = G \frac{mM}{(R + h)^{2}}\)

  • Tại mặt đất \(\Rightarrow P_1 = G\frac{mM}{R^{2}}\)                    (1)

  • Ở độ cao cách tâm Trái Đất một đoạn 2R  => h = R

\(\Rightarrow P_2 = G\frac{mM}{(R + R)^{2}}= G\)                (2)

\(\Rightarrow \frac{P_{2}}{P_{1}}=\frac{1}{4}\Rightarrow P_2 =\frac{P_{1}}{4}= 2,5N\)

3. Luyện tập Bài 11 Vật lý 10

Qua bài giảng Lực hấp dẫn và Định luật vạn vật hấp dẫn  này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :

  • Phát biểu được định luật vạn vật hấp dẫn và viết được công thức của lực hấp dẫn.

  • Nêu được định nghĩa trọng tâm của một vật.

  • Vận dụng được công thức của lực hấp dẫn để giải các bài tập đơn giản như ở trong bài học.

3.1. Trắc nghiệm

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 10 Bài 11 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

Câu 5- Câu 12: Xem thêm phần trắc nghiệm để làm thử Online 

3.2. Bài tập SGK và Nâng cao 

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 10 Bài 11 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Bài tập 1 trang 69 SGK Vật lý 10

Bài tập 2 trang 69 SGK Vật lý 10

Bài tập 3 trang 69 SGK Vật lý 10

Bài tập 4 trang 69 SGK Vật lý 10

Bài tập 5 trang 69 SGK Vật lý 10

Bài tập 6 trang 69 SGK Vật lý 10

Bài tập 7 trang 69 SGK Vật lý 10

4. Hỏi đáp Bài 11 Chương 2 Vật lý 10

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!

-- Mod Vật Lý 10 HỌC247

Được đề xuất cho bạn