Lực hấp dẫn là gì? Trọng lực là gì?

PP

Lực hấp dẫn của Trái Đất là gì? Vật có khối lượng càng lớn thì lực hấp dẫn thế nào? Bài viết sẽ cho bạn câu trả lời.

1. Lực hấp dẫn là gì?

Lực hấp dẫn là lực hút 2 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.

Một vật thể có khối lượng càng lớn thì lực hấp dẫn của nó càng mạnh.

2. Định luật vạn vật hấp dẫn

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.

Công thức

$Fhd=G\frac{m_1m_2}{r^2}$

m1, m2: khối lượng của hai chất điểm.

r : khoảng cách giữa chúng.

Hằng số hấp dẫn G = 6,67.10^-11Nm²/kg².

Điều kiện áp dụng định luật

Khoảng cách giữa 2 vật rất lớn so với kích thước của chúng, khi đó 2 vật được coi là 2 chất điểm.
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.

Trọng lực trên Trái Đất

Trọng lực rất quan trọng đối với chúng ta. Chúng ta không thể sống trên Trái đất nếu không có nó. Lực hấp dẫn của mặt trời giữ Trái đất quay quanh nó, giữ chúng ta ở khoảng cách thoải mái để tận hưởng ánh sáng và hơi ấm của mặt trời. Nó giữ bầu khí quyển và không khí mà chúng ta cần để thở. Trọng lực là thứ giữ cho thế giới của chúng ta gắn kết với nhau.

Tuy nhiên, trọng lực không giống nhau ở mọi nơi trên Trái đất. Trọng lực mạnh hơn một chút ở những nơi có khối lượng lớn hơn dưới lòng đất so với những nơi có khối lượng nhỏ hơn. NASA sử dụng hai tàu vũ trụ để đo những biến thể này trong trọng lực của Trái đất. Các tàu vũ trụ này là một phần của sứ mệnh Phục hồi trọng lực và Thí nghiệm khí hậu (GRACE).

Lưu ý rằng trọng lượng và trọng lực là hai khái niệm hoàn toàn khác nhau.

Công thức tính trọng lực

$P=G\frac{mM}{\left(R+h\right)^2}$

Trong đó:

m là khối lượng của vật (kg)

M và R là khối lượng và bán kính của Trái Đất

h là độ cao của vật so với mặt đất (m)

Ta cũng có P = mg nên gia tốc rơi tự do:

$g=\frac{GM}{\left(R+h\right)^2}$

Nếu vật ở gần mặt đất (h<R) thì

$g=\frac{GM}{R^2}$

Ví dụ về tính lực hấp dẫn

Bài 1:

Hai tàu thuỷ có khối lượng 50000 tấn ở cách nhau 1 km. Tính lực hấp dẫn giữa chúng.

Hướng dẫn:

Đổi: 50000 tấn = 5.107 kg, 1 km = 1000 m

Độ lớn lực hấp dẫn giữa chúng là:

Tính lực hấp dẫn

Bài 2:

Khối lượng Mặt Trăng nhỏ hơn khối lượng Trái Đất 81 lần, khoảng cách giữa tâm Trái Đất và tâm Mặt Trăng gấp 60 lần bán kính Trái Đất. Lực hút của Trái Đất và của Mặt Trăng tác dụng vào cùng một vật bằng nhau tại điểm nào trên đường thẳng nối tâm của chúng?

Giải:

Gọi khối lượng Mặt Trăng là M ⇒ khối lượng Trái Đất là 81 M

Bán kính Trái Đất là R thì khoảng cách giữa tâm Trái Đất và tâm Mặt Trăng là 60 R

Gọi h là khoảng cách điểm cần tìm đến tâm Trái Đất ⇒ khoảng cách từ điểm đó đến tâm Mặt Trăng là 60R - h (R, h > 0)

Theo bài ra: Lực hút của Trái Đất tác dụng vào vật đó cân bằng với lực hút từ Mặt trăng tác dụng vào vật:

Fhd₁ = Fhd₂

Lực hút của Trái Đất tác dụng vào vật đó cân bằng với lực hút từ Mặt trăng tác dụng vào vật