Trong cuộc sống hàng ngày của con người luôn tồn tại nhiều loại lực khác nhau. Trong đó, lực hấp dẫn đóng vai trò quan trọng nhất. Trong bài viết này, cùng VanNhapKhau THP tìm hểu chi tiết hơn về ý nghĩa và công thức tính nhé.
Lực hấp dẫn là gì?
Lực hấp dẫn là lực hút giữa hai hoặc nhiều vật có khối lượng và năng lượng, cùng nằm trong vùng không gian nhất định tác dụng lên nhau. Khoa học vật lý đã chứng minh rằng vật có khối lượng càng lớn thì lực hấp dẫn sinh ra càng mạnh.
Nguyên nhân xuất hiện
Nếu ngoại lực tác động vào một vật thể đang di chuyển theo quy đạo thì lực quán tính sẽ ảnh hưởng đến hệ quy chiếu vật thể đang chuyển động. Chuyển động này sẽ dần trở lại quỹ đạo van đầu khi lực hấp dẫn từ các vật xung quanh tác động lên nó.
Quả thực như vậy, Trái Đất có hình cầu luôn xoay quanh Mặt Trời nhưng con người nhỏ bé sống trên hành tinh này không hề chịu tác động. Chúng ta ngã xuống từ độ cao nào đó vẫn sẽ tiếp xúc với mặt đất, chứ không bay vô định giống các nhà du hành ngoài vũ trụ.
Đặc điểm và trạng thái
- Có xu hướng bị kéo, hút về phía nhau.
- Điểm đặt tính từ trọng tâm của vật hoặc chất điểm.
- Giá trị lực nằm trên đường thẳng xuyên tâm của vật.
Định luật vạn vật hấp dẫn
Nhà khoa học Newton đã chỉ ra rằng, mỗi hạt trong vũ trụ đều chịu lực hút từ một hạt. Theo đó, lực hấp dẫn có tỷ lệ thuận với khối lượng và tỷ lệ nghịch với bình khoảng khoảng cách hai vật.
Lưu ý: Định luật vạn vật hấp dẫn luôn đúng trong trường hợp kích thước của vật nhỏ hơn khoảng cách giữa tâm hai vật.
Công thức tính
Vào những năm 1680, nhà khoa học Isaac Newton đã đưa ra lý thuyết vạn vật hấp dẫn. Theo định luật này, lực hấp dẫn có khả năng tác dụng lên tất cả vật chất trong vũ trụ.
Cụ thể “Lực tỷ lệ thuận với tích khối lượng của chúng và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa các tâm”.
Do vậy, công thức tính lực hấp dẫn được biểu thị qua phương trình sau:
Fhd = G(m1.m2)/r2
Trong đó:
- m1 và m2: khối lượng của 2 chất điểm.
- r: khoảng cách giữa 2 chất điểm.
- G: hằng số hấp dẫn, giá trị bằng 6,67.10-11 Nm2/kg2.
Ví dụ cụ thể
Ví dụ 1: Thực tính tính lực hấp dẫn giữa hai tàu thủy có khối lượng 50000 tấn, nằm cách nhau một khoảng bằng 1km.
Giải:
Độ lớn lực hấp dẫn khi áp dụng công thức: Fhd = 0,167 N. (Với 50000 tấn = 5,107 kg; 1 km = 1000 m).
Ví dụ 2: Khối lượng Trái Đất lớn gấp 81 lần khối lượng Mặt Trăng, khoảng cách từ tâm Trái Đất đến tâm Mặt Trăng lớn gấp 60 lần bán kính Trái Đất. Trên đường thẳng nối giữa 2 tâm, xác định điểm mà tại đó lực hút Trái Đất bằng lực hút Mặt Trăng.
Giải:
Nếu coi khối lượng Mặt Trăng bằng M, thì khối lượng Trái Đất sẽ bằng 81M.
Bán kính Trái Đất bằng R, thì khoảng cách giữa 2 tâm bằng 60R.
Gọi h là khoảng cách từ điểm cần tìm đến tâm Trái Đất, ta nhận được khoảng cách từ điểm đó đến tâm Mặt Trăng bằng 60R –h.
Để lực hấp dẫn của Trái Đất và lực hấp dẫn của Mặt Trăng tác dụng vào vật bằng nhau: Fhd1 = Fhd2.
Ta có: h = 54R
Khái niệm trọng lực
Trọng lực là gì?
Trọng lực là lực hút của Trái Đất tác dụng lên một vật. Bởi vậy, trọng lực luôn có chiều hướng đến tâm Trái Đất theo phương thẳng đứng.
Rất nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng trọng lượng còn thể hiện cường độ trọng lực khi tác động vào chính vật đó. Tuy nhiên, khi được đề cập đến yếu tố cấu thành thì không ít người bị nhầm lẫn.
Công thức tính
Xét tại vị trí khi vật rơi từ h2 xuống h1 thì công thức tính trọng lực như sau:
A = FScos α
Trong đó:
- F: lực tác động
- S: khoảng cách giữa h1 và h2
- α: góc nghiêng do mặt phẳng nghiêng và theo phương ngành của Trái Đất tạo thành.
Trên đây có những thông tin chi tiết về lực hấp dẫn và trọng lực. Mong rằng các chia sẻ trên sẽ giúp các bạn hiểu rõ hơn và biết cách tính toán chuẩn xác hơn.
Ứng dụng của lực hấp dẫn
- Đời sống sinh hoạt: các trò chơi áp dungj lực này để tăng tính lôi cuốn và kích thích. Ví du: trò chơi đu quay, cầu trượt.
- Thiên văn học: góp phần thúc đẩy nghiên cứu khoa học đến các hành tinh và thiên thể ngoài vũ trụ. Nắm bắt thông tin liên quan đến quỹ đạo chuyển động trong hệ mặt trời, các thiên thạch di chuyển qua Trái Đất nơi con người đang sinh sống.
Có thể bạn quan tâm: Nước nhiễm đá vôi là gì?
