Vật Lý

Lực hấp dẫn là gì ? Vai trò của lực hấp dẫn trong đời sống ?

Lực hấp dẫnlực hút vũ trụ giúp giữ các vật lại với nhau. Đó là lực giữ chúng ta trên Trái đất và không cho chúng ta bay lên vũ trụ. Mặc dù chúng ta hầu như không nghĩ đến nó trong cuộc sống hàng ngày của mình Lực hấp dẫn là điều cần thiết để giữ cho các hệ thống hoạt động trên Trái đất và Vũ trụ. Hãy tham khảo với hocdientu !

Lực hấp dẫn là gì ? Vai trò của lực hấp dẫn trong đời sống ?
Lực hấp dẫn là gì ? Vai trò của lực hấp dẫn trong đời sống ?

Lực hấp dẫn là gì ?

Lực hấp dẫn là một lực vũ trụ có sức lan tỏa toàn diện thu hút một vật thể về phía trung tâm Trái đất hoặc bất kỳ vật thể vật chất nào khác có khối lượng.

Lực hấp dẫn là gì ?
Lực hấp dẫn là gì ?

Trong Vật lý, bên cạnh Điện từ học và Lực hạt nhân mạnh và yếu, Lực hấp dẫn là một trong bốn lực chính chi phối vũ trụ. Nó cũng là lực yếu nhất được biết đến, không đóng vai trò gì trong các đặc tính bên trong của vật chất hàng ngày nhưng thông qua khả năng tiếp cận quá mức, nó điều khiển quỹ đạo của các vật thể trong vũ trụ và vũ trụ.

Lịch sử của lực hấp dẫn

Các học giả cổ đại đã cố gắng đưa ra lời giải thích của riêng họ về lý do tại sao mọi thứ rơi xuống đất mặc dù bay lên trên bầu trời. Chẳng hạn, nhà triết học Hy Lạp Aristotle nghĩ rằng các vật thể có xu hướng tự nhiên là di chuyển về phía trung tâm của vũ trụ, tức là phần giữa của Trái đất, ông nghĩ.

Lịch sử của trọng lực
Lịch sử của trọng lực

Đó là đa nguyên người Ba Lan Nicolas Copernicus, người đã nhận ra rằng không phải Trái đất mà Mặt trời mới nằm ở trung tâm của hệ Mặt trời.

Nhà toán học và vật lý học vĩ đại người Anh, Sir Isaac Newton, đã mở rộng công trình của Copernicus và đi đến kết luận rằng không chỉ mặt trời tác dụng lực hút của nó lên các hành tinh mà tất cả các vật thể đều phải tác dụng một lực hút nào đó lên nhau. Trong tác phẩm nổi tiếng năm 1687 của mình, “Philosophiae Naturalis Principia Mathematica”, Newton đã mô tả nổi tiếng cái mà ngày nay được gọi là định luật vạn vật hấp dẫn của Newton.

Trong thế kỷ 20, Albert Einstein đã có một cách tiếp cận khác để giải thích lực hấp dẫn. Khác với khái niệm Newton, không gian là một nơi phẳng và trống trải mà các vật thể như sao và hành tinh di chuyển qua, Einstein tưởng tượng nhịp độ và thời gian không phải là những thực thể riêng biệt mà là một liên tục bốn chiều. Họ tưởng tượng vũ trụ giống như một tấm vải có thể co giãn.

Đo lực hấp dẫn

Isaac Newton đã giải thích Lực hấp dẫn trong Định luật Hấp dẫn của ông là lực hút tồn tại giữa hai vật thể có khối lượng. Lực tỷ lệ thuận với tích khối lượng của các vật và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa hai vật.

Đo trọng lực
Đo trọng lực

Về mặt toán học, nó có thể được dịch thành,

F∝M 1 M 2 và F∝ 1 / R 2

Hoặc,

F∝M 1 M 2 / R 2

Hoặc,

F = GM 1 M 2 / R 2

Trong đó F = Lực

G = Hằng số hấp dẫn (6,674 × 10 −11 m 3 ⋅kg −1 ⋅s −2 )

1 , M 2 là khối lượng của các vật tương tác

R = Khoảng cách giữa các đối tượng

G và g là gì?

Lực hấp dẫn của trái đất (g) có thể được định nghĩa là gia tốc thực gây ra trong các vật thể do lực hấp dẫn và lực ly tâm sinh ra từ chuyển động quay của trái đất. Gia tốc của một vật do trọng lực của bất kỳ vật nặng nào được ký hiệu là ‘g’. Nó thay đổi từ nơi này sang nơi khác. Người ta đo được gia tốc do trọng trường của trái đất là 9,8 m / s 2 .

G và g là gì?
G và g là gì?

Lực hút giữa hai đơn vị khối lượng bất kỳ cách nhau một đơn vị khoảng cách được gọi là hằng số hấp dẫn phổ quát ký hiệu là G (viết hoa G). Nó có giá trị không đổi tại bất kỳ điểm nào trong vũ trụ này.

G = 6,673 × 10 -11 Nm 2 / kg 2

Theo định luật vạn vật hấp dẫn,

F = GMm / R 2  ………… (1)

Định luật thứ hai của Newton về các trạng thái chuyển động,

g = F / m ………… (2)

Thay phương trình (1) vào (2) ta được-

g = GMm / R 2 m

Do đó, chúng tôi nhận được công thức của ‘g “,

g = GM / R 2

Nơi đây,

  • g = gia tốc do trọng trường của vật nặng hơn tính bằng m / s 2
  • G = hằng số hấp dẫn phổ quát tính bằng Nm 2 / kg 2 .
  • R = bán kính của vật nặng hơn tính bằng km.
  • M = khối lượng của vật nặng hơn tính bằng Kg

G và g độc lập với nhau.

Lực hấp dẫn là một lực yếu

Như đã đề cập trước đây, Lực hấp dẫn là yếu nhất trong bốn định luật phổ quát cơ bản chi phối vũ trụ. Theo các tính toán được thực hiện bởi các nhà vật lý, lực hấp dẫn là 10 ^ 40 (đó là số 1 theo sau là 40 số không) yếu hơn điện từ học 10 ^ 40.

Đây là lý do chính xác mà tác động của trọng lực lên các vật thể hàng ngày là khá khó đo lường. Các hiệu ứng có thể được quan sát rõ ràng trên các quy mô lớn như hành tinh, mặt trăng, sao và thiên hà.

Vì vậy, đây là lý do tại sao trong khi các tác động của lực hấp dẫn có thể dễ dàng quan sát được trên quy mô vũ trụ (Sao, Hành tinh, Thiên hà) thì rất khó để đo lường tác động của lực hấp dẫn lên các vật thể hàng ngày.

Ví dụ về lực hấp dẫn

Lực hấp dẫn có tác dụng như nhau đối với mọi vật thể. Nếu thả một chiếc lông vũ và một đồng xu vào trong ống chân không thì chúng sẽ rơi với cùng tốc độ. Nó xảy ra do lực hấp dẫn.

  • Các chất khí trong Mặt trời được kết dính với nhau bằng lực hấp dẫn.
  • Tương tự, chúng ta có một bầu khí quyển xung quanh bề mặt trái đất do sự hiện diện của lực hấp dẫn
  • Lực hút tức là lực hấp dẫn giữa trái đất và mặt trăng gây ra thủy triều trong đại dương.
  • Lực hấp dẫn khiến mặt trăng quay quanh trái đất và trái đất quay quanh Mặt trời.
Ví dụ về lực hấp dẫn
Ví dụ về lực hấp dẫn

Thế hấp dẫn

Thế năng hấp dẫn tại một điểm trong trường hấp dẫn có thể được định nghĩa là công được thực hiện để đưa một vật có khối lượng đơn vị từ vô cùng đến điểm đó. Nó được đưa ra bởi,

V = Công (W) / Khối lượng thử nghiệm (m o )

= -GM / r

Vì vậy, thế năng hấp dẫn của một vật tại một điểm trong trường hấp dẫn của một vật khác được định nghĩa là lượng công thực hiện để chuyển động của một vật cụ thể từ vô cực đến điểm đó mà không có gia tốc nào.

Thế hấp dẫn
Thế hấp dẫn

Về mặt toán học, thế năng hấp dẫn của hệ được cho bởi công thức:

U = – GMm / r

  • Thế năng hấp dẫn (U) = thế năng hấp dẫn (G) x khối lượng của vật.
  • Thế năng hấp dẫn (U) là một đại lượng vô hướng và đơn vị là jun.

Vận tốc thoát

Vận tốc tối thiểu cần thiết để chiếu một vật theo phương thẳng đứng lên từ bề mặt trái đất sao cho nó ra khỏi trọng trường của trái đất được gọi là vận tốc thoát.

Vận tốc thoát
Vận tốc thoát

Nó được đưa ra bởi,

Ve = 2GMR = 2gR

Trong đó, M = Khối lượng Trái đất

R = Bán kính Trái đất

Những điều cần ghi nhớ

  • Lực hấp dẫn là một lực vũ trụ có sức lan tỏa toàn diện thu hút một vật thể về phía trung tâm Trái đất hoặc bất kỳ vật thể vật chất nào khác có khối lượng.
  • Nó là lực yếu nhất trong bốn lực cơ bản chi phối vũ trụ.
  • Lực hút là lực hút tồn tại giữa hai vật có khối lượng. nó tỷ lệ thuận với tích khối lượng của các đối tượng tương tác và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa hai vật. nó có thể được biểu diễn về mặt toán học là F = GM 1 M 2 / R 2

Trong đó F = Lực

G = Hằng số hấp dẫn (6,674 × 10 −11 m 3 ⋅kg −1 ⋅s −2 )

1 , M 2 là khối lượng của các vật tương tác

R = Khoảng cách giữa các đối tượng

  • Thế năng hấp dẫn tại một điểm trong trọng trường được định nghĩa là công được thực hiện để đưa một vật có khối lượng đơn vị từ vô cùng đến điểm cụ thể đó. Nó có thể được viết là,

V = Công việc đã hoàn thành (W) / Khối lượng thử nghiệm (m o )

= -GM / r

  • Vận tốc tối thiểu cần thiết để chiếu một vật theo phương thẳng đứng lên từ bề mặt trái đất sao cho nó ra khỏi trọng trường của trái đất được gọi là vận tốc thoát. Nó được đưa ra bởi,

Ve = 2GMR = 2gR

Trong đó, M = Khối lượng Trái đất; R = Bán kính Trái đất

  • Trọng lực đã được áp dụng trong giáo trình Vật lý lớp 11 của CBSE cho phiên học hiện tại. Theo mô hình học thuật hiện tại, câu hỏi từ 2-5 điểm có thể được đóng khung từ chủ đề này.

Những câu hỏi ví dụ

Câu hỏi. Lực hấp dẫn là gì? (1 dấu)

Trả lời. Lực hấp dẫn là lực mà a bị hút về phía tâm của trái đất hoặc bất kỳ vật thể vật chất nào khác có khối lượng.

Câu hỏi. Tại sao Thế năng hấp dẫn lại có giá trị âm? (1 dấu)

Trả lời. Nếu chúng ta thấy định nghĩa về Năng lượng tiềm năng hấp dẫn, nó nói rằng công đang được thực hiện bởi trường hấp dẫn mang một số khối lượng từ vô cùng. Nó có nghĩa là công việc phải được thực hiện trên cơ thể nếu nó được đưa ra khỏi trường hấp dẫn của Trái đất. Vì vậy, năng lượng là âm.

Câu hỏi. Những yếu tố nào xác định liệu một hành tinh sẽ có bầu khí quyển hay không? (2 điểm)

Trả lời. Có hai yếu tố xác định liệu một hành tinh sẽ có bầu khí quyển. họ đang-

  1. Giá trị gia tốc do trọng lực của hành tinh
  2. Nhiệt độ bề mặt hành tinh.

Câu hỏi. Cho rằng hai vật hút nhau bằng trọng trường 16 đơn vị. Nếu tăng khoảng cách giữa hai vật lên gấp đôi thì lực hút mới tạo ra giữa hai vật là bao nhiêu? (1 dấu)

Trả lời: F = 4 đơn vị

Giải thích: Khi tăng khoảng cách giữa hai vật lên 2 lần thì lực phải giảm đi một đoạn là (2 2 ) = 4.

Bây giờ lực mới (F) = (16 đơn vị) / 4 = 4 đơn vị

Câu hỏi. Giả sử rằng hai vật đang hút nhau với lực hấp dẫn là 16 đơn vị. Nếu khối lượng của hai vật đó tăng gấp đôi. Tìm xem lực hút mới giữa hai vật sẽ như thế nào nếu giữ nguyên khoảng cách. (2 điểm)

Trả lời. F = 64 đơn vị

Nếu tăng mỗi khối lượng lên một hệ số 2 thì lực tăng thêm một hệ số là (2×2) = 4 Bây giờ lực mới gấp 4 lần 16 đơn vị ban đầu.

F = (16 đơn vị) x4 = 64 đơn vị

Câu hỏi. Thời gian ở trên cùng của tòa nhà có nhanh hơn ở dưới cùng không? (1 dấu)

Trả lời. Có, nó có. Thời gian có xu hướng trôi đi càng nhanh khi người ta càng đi ra khỏi bề mặt trái đất so với thời gian trên bề mặt trái đất. Hiệu ứng này được gọi là “giãn nở thời gian hấp dẫn”.

Câu hỏi. Tốc độ của trọng trường trên Trái đất là gì? (1 dấu)

Trả lời. Lực hấp dẫn được đo bằng gia tốc mà nó mang lại cho các vật thể rơi tự do. Tại bề mặt Trái đất, gia tốc trọng trường được tính là 9,8 mét / giây.

Câu hỏi. Tôi có mối liên hệ giữa Trọng lực và Hố đen không? (2 điểm)

 Trả lời. Hố đen là một vùng không-thời gian có diện tích vô cùng hấp dẫn vì rất nhiều khối lượng được tích tụ vào một không gian rất nhỏ. Ở đây, lực hấp dẫn mạnh đến nỗi ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát ra ngoài. Bề mặt của lỗ đen được gọi là ‘chân trời sự kiện’. Đó là ranh giới mà vận tốc thoát cần thiết để thoát khỏi lực hấp dẫn của nó lớn hơn vận tốc ánh sáng.

Câu hỏi. Các triệu chứng mà một phi hành gia có thể gặp phải khi ở trong không gian là gì? (2 điểm)

Trả lời . Sau đây là các triệu chứng có khả năng xuất hiện ở một phi hành gia trong không gian

  1. Vấn đề định hướng- những khó khăn về định hướng có thể nảy sinh trong không gian.
  2. Sưng mặt – phi hành gia có thể bị sưng mặt do ‘không trọng lượng’ trong không gian.
  3. Nhức đầu- Đây là một vấn đề phổ biến do sự thay đổi của áp suất.

Đỗ Thủy Học Điện Tử

Tôi một người đam mê cung cấp kiến thức cuộc sống và kiến thức giáo dục văn học , vật lý , điện tử đến cho mọi người hãy cùng tôi tiếp nhận kiến thức mới nhé !

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Back to top button