Lực hấp dẫn là nội dung khá quan trọng bộ môn vật lý, vì thế việc nắm rõ được lực hấp dẫn là gì, cũng như đơn vị, công thức như thế nào rất cần thiết để áp dụng giải các bài tập liên quan. Để tìm hiểu kỹ hơn nội dung này, mời các bạn tham khảo ngay bài viết sau đây của chúng tôi.
Lực hấp dẫn là gì?
Lực hấp dẫn của trái đất là gì? Mọi vật ở trong vũ trụ đều hút nhau bởi lực hấp dẫn, giúp các hành tinh quay xung quanh mặt trời, cũng như làm cho quả táo rơi xuống đất.
Ta có thể định nghĩa về lực hấp dẫn cơ bản như sau: Lực hấp dẫn là lực tác dụng từ xa qua khoảng không gian giữa các vật. Lực hấp dẫn có độ lớn được tỉ lệ với khối lượng của chúng. Một vật thể có khối lượng càng lớn thì lực hấp dẫn của chúng sẽ càng mạnh.
Ví dụ về lực hấp dẫn:
- Lực hấp dẫn giữa Trái Đất và Mặt Trăng giúp Mặt Trăng chuyển động quanh Trái Đất.
- Lực hấp dẫn giữa Mặt Trời và các hành tinh giúp cho các hành tinh có thể chuyển động quanh Mặt Trời.
- Nhờ có lực hấp dẫn mà chúng ta có thể thả một vật như chiếc bút, cục đá,… để rơi từ trên cao xuống mặt đất.
Trên Trái Đất nếu như không tồn tại lực hấp dẫn thì sẽ dẫn đến hiện tượng không có trọng lượng. Khi đó thì con người và mọi vật sẽ trôi một cách vô định, nổi lềnh bềnh trong không gian. Việc không có trọng lượng thường được xuất hiện ở bên ngoài Trái Đất, những nơi mà các nhà du hành di chuyển ra khỏi Trái Đất để đến với vũ trụ khác.
Lực hấp dẫn hình thành do đâu?
Khi một vật thể chịu tác động của ngoại lực thì sẽ khiến cho chúng bị lệch khỏi quỹ đạo chuyển động. Ta xét trong hệ quy chiếu quán tính thì lúc này các vật đang di chuyển tự do với một vận tốc không đổi.
Quỹ đạo của chúng tạo thành các đường trắc địa hay còn gọi là độ cong của không gian. Khi 2 vật thể cùng chịu tác động sẽ làm sinh ra lực hút, lực hút này chính là lực hấp dẫn.
Lực hấp dẫn tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa 2 vật, đồng thời tỉ lệ thuận với khối lượng của vật đó.
Xem thêm: Trọng lực là gì? Đơn vị đo, công thức tính trọng lực
Người phát hiện ra lực hấp dẫn là ai?
Vào năm 1666, Newton đã khám phá ra lực hấp dẫn khi ông bị quả táo rơi trúng đầu khi ngồi ở dưới gốc táo. Kết quả của việc tìm ra lực hấp dẫn không chỉ xuất phát bởi khoảnh khắc quả táo rơi xuống, mà nó còn phụ thuộc vào quá trình nghiên cứu, suy nghĩ miệt mài của ông.
Ông đặt ra nghi vấn tại sao khi táo rụng khỏi cành cây, thay vì bay ngược lên hay rơi ngang thì chúng lại rơi thẳng xuống mặt đất. Cũng chính Newton đã giải đáp điều này với đáp án là do Trái Đất hút quả táo bằng một lực chưa được gọi tên.
Đặc điểm của lực hấp dẫn
Lực hấp dẫn sở hữu những đặc điểm cơ bản như sau:
- Lực hấp dẫn là lực hút.
- Lực hấp dẫn có phương là đường thẳng nối tâm của 2 vật.
- Trọng tâm của vật chính là điểm đặt của lực hấp dẫn.
- Độ lớn được tỉ lệ thuận với khối lượng của 2 vật, cũng như tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.
Xem thêm: Thế năng là gì? Công thức tính thế năng đàn hồi & trọng trường
Định luật vạn vật hấp dẫn
Phát biểu về định luật vạn vật hấp dẫn: Lực hấp dẫn giữa 2 chất điểm bất kì tỉ lệ thuận với tích của 2 khối lượng của chúng, đồng thời tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.
Theo đó, ta có công thức tính lực hấp dẫn như sau:
Trong đó:
- m1, m2: Là khối lượng 2 chất điểm (đơn vị kg).
- r: là khoảng cách của 2 chất điểm (đơn vị m).
- Fhd: Là độ lớn lực hấp dẫn (đơn vị N).
- G: Là hằng số hấp dẫn có giá trị là 6,67.10-11Nm²/kg³.
Điều kiện áp dụng định luật:
- Khoảng cách giữa 2 vật cần phải lớn hơn so với kích thước của chúng. Khi đó thì 2 vật được coi là 2 chất điểm.
- Các vật cần phải đồng chất và có dạng hình cầu. Lúc này thì r là khoảng cách giữa 2 tâm, còn lực hấp dẫn nằm trên đường nối tâm.
Ứng dụng cơ bản của định luật vạn vật hấp dẫn
Trong thiên văn học
- Lực hấp dẫn là loại lực chi phối chuyển động của mọi thiên thể ở trong hệ Mặt trời, cũng như ở trong toàn vũ trụ. Nhờ lực hấp dẫn của Mặt trời mà các hành tinh khác có thể quay quanh Mặt Trời.
- Nhờ lực hấp dẫn mà các vật chất gắn kết với nhau, từ đó hình thành nên Trái Đất, Mặt Trời, các thiên thể khác trong vũ trụ. Nếu như không có lực hấp dẫn thì mọi thứ sẽ tách rời nhau, tồn tại ở những nơi khác nhau, không có sự liên kết, vì thế sẽ không có cuộc sống như hiện tại.
- Lực hấp dẫn còn giúp giữ Mặt Trăng trên quỹ đạo quay quanh Trái Đất. Sự hình thành thủy triều hay các hiện tượng thiên nhiên khác mà chúng ta quan sát được cũng là nhờ tác động của lực hấp dẫn.
Trong cuộc sống hàng ngày
- Cân đòn: Đối với những vật có nào có khối lượng lớn hơn sẽ bị Trái Đất hút với 1 lực lớn hơn.
- Các vật dụng như vòi hoa sen, pháp hoa, nhảy dù, đài phun nước,.. cũng đều nhờ có lực hấp dẫn tác động lên.
Ví dụ về tính lực hấp dẫn
Bài tập 1: Tính lực hấp dẫn của 2 tàu thủy có khối lượng 50000 tấn cách nhau 1 km.
Hướng dẫn:
Ta đổi: 50000 tấn = 5.107 kg, 1 km = 1000 m
Vậy độ lớn lực hấp dẫn giữa chúng là:
Bài tập 2: Mặt Trăng có khối lượng nhỏ hơn khối lượng Trái Đất 81 lần, khoảng cách giữa tâm Trái Đất và tâm Mặt Trăng gấp 60 lần so với bán kính của Trái Đất. Vậy lực hút của Trái Đất và của Mặt Trăng tác dụng vào một vật bằng nhau tại điểm nào ở trên đường thẳng nối tâm của chúng?
Hướng dẫn:
Ta gọi khối lượng Mặt Trăng là M -> khối lượng Trái Đất là 81 M
Bán kính Trái Đất là R -> khoảng cách giữa tâm Trái Đất và tâm Mặt Trăng là 60 R
Ta gọi h là khoảng cách của điểm cần tìm đến tâm Trái Đất -> khoảng cách từ điểm cần tìm đến tâm Mặt Trăng là 60R – h (R, h > 0)
Vậy: Lực hút của Trái Đất tác dụng vào vật đó cân bằng với lực hút từ Mặt trăng tác dụng vào vật:
Fhd1 = Fhd2
Trên đây là những chia sẻ về lực hấp dẫn là gì và công thức tính lực hấp dẫn. Mong rằng những thông tin mà chúng tôi mang đến trên đây sẽ giúp bạn đọc có thể hiểu rõ hơn và biết cách tính toán chuẩn xác về lực hấp dẫn.
