VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG 1 CHƯƠNG 4 TRƯỜNG HẤP DẪN

Kỹ Thuật - Công Nghệ - Công Nghệ Thông Tin, it, phầm mềm, website, web, mobile app, trí tuệ nhân tạo, blockchain, AI, machine learning - Khoa học tự nhiên HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SƯ BỘ MÔN VẬT LÝ VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG 1 Chương 4 TRƯỜNG HẤP DẪN NỘI DUNG 1. Định luật vạn vật hấp dẫn 2. Trường hấp dẫn 3. Các định luật Kepler 4. Chuyển động của vệ tinh nhân tạo trong trường hấp dẫn Trái đất a. Lực hấp dẫn: 1. Định luật vạn vật hấp dẫn Xem video về TN phát hiện lực hấp dẫn - Phát biểu: Hai chất điểm bất kỳ hút nhau với một lực, tỉ lệ thuận với tích của hai khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. 2 21 r m m GFhd  G: Hằng số hấp dẫn (G = 6,67.10-11 SI) m1, m2: KL lần lượt của hai chất điểm r: khoảng cách giữa chúng Lực hấp dẫn của một vật lên một chất điểm:d F hd 3 (M) mdM F G .r r    r dM m M 1. Định luật vạn vật hấp dẫn m1 m212F 21F  Lực hấp dẫn giữa 2 quả cầu đồng chất được tính giống như 2 chất điểm đặt tại tâm của chúng. Một vỏ cầu đồng chất thì không hấp dẫn bất kì chất điểm nào bên trong nó. Trong phạm vi gần đúng cho phép, ta có thể tính lực hấp dẫn giữa 2 vật giống như 2 chất điểm đặt tại khối tâm của chúng. Chú ý: 1. Định luật vạn vật hấp dẫn b. Trọng lực: Là lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng vào vật, có tính đến ảnh hưởng của chuyển động tự quay quanh trục của Trái Đất.P 2 Mm P F G mg r    Tuy nhiên, ảnh hưởng của cđ tự quay quanh trục của TĐ là không đáng kể, nên: trong đó:2 M g G r  là gia tốc rơi tự do, hay gia tốc trọng trường. 1. Định luật vạn vật hấp dẫn c. Gia tốc rơi tự do: Là gia tốc rơi của các vật trong chân không, chỉ dưới tác dụng của trọng lực. P  Ở sát bề mặt TĐ: 2 0 2 M g G 9,8m s R   h Ở độ cao h: 2 02 2 M R g G g (R h) (R h)     g phụ thuộc vào vĩ độ, cấu trúc vỏ TĐ 1. Định luật vạn vật hấp dẫn 1. Định luật vạn vật hấp dẫn 2. Trường hấp dẫn a. Khái niệm trường hấp dẫn: - Là môi trường tồn tại xung quanh một vật có khối lượng. - Bất cứ một vật nào có khối lượng trong trường hấp dẫn đều chịu tác dụng của lực hấp dẫn: Lực trọng trường 2. Trường hấp dẫn Kết luận: Khi một chất điểm (m) chuyển động trong trường hấp dẫn của một vật (M) thì mô men động lượng của (m) là một đại lượng bảo toàn. Hệ quả: chất điểm (m) chuyển động trên một quỹ đạo phẳng, mặt phẳng của (m) vuông góc với véc tơ L. b. Bảo toàn mô men động lượng trong trường hấp dẫn: M m r O - Theo định lý về mô men động lượng:dL O(F) dt  M Vì F luôn là lực hướng tâmdL 0 L const dt    2. Trường hấp dẫn c. Tính chất thế của trường hấp dẫn: B A O r r’ ...

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SƯ

BỘ MÔN VẬT LÝ

VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG 1

Chương 4 TRƯỜNG HẤP DẪN

a Lực hấp dẫn:

1 Định luật vạn vật hấp dẫn

Xem video về TN phát hiện lực hấp dẫn

- Phát biểu: Hai chất điểm bất kỳ hút nhau với một lực, tỉ lệ thuận với tích của hai khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng

2

21

r

m

m G

Fhd  G: Hằng số hấp dẫn (G = 6,67.10

-11 SI)

m 1 , m 2 : KL lần lượt của hai chất điểm r: khoảng cách giữa chúng

Lực hấp dẫn của một vật lên một chất điểm:

Chú ý:

1 Định luật vạn vật hấp dẫn

b Trọng lực: Là lực hấp dẫn của Trái Đất tác

dụng vào vật, có tính đến ảnh hưởng của chuyển động tự quay quanh trục của Trái Đất

c Gia tốc rơi tự do:

Là gia tốc rơi của các vật trong chân không, chỉ dưới tác dụng của trọng lực

2 Trường hấp dẫn

a Khái niệm trường hấp dẫn:

- Là môi trường tồn tại xung quanh một vật có khối

lượng

- Bất cứ một vật nào có khối lượng trong trường hấp

dẫn đều chịu tác dụng của lực hấp dẫn: Lực trọng trường

2 Trường hấp dẫn

Kết luận: Khi một chất điểm (m) chuyển động trong trường hấp dẫn của một vật (M) thì mô men động lượng của (m) là một đại lượng bảo toàn

Hệ quả: chất điểm (m) chuyển động trên một quỹ đạo

phẳng, mặt phẳng của (m) vuông góc với véc tơ L

b Bảo toàn mô men động lượng trong trường hấp dẫn:

Trường hấp dẫn là một trường thế

PQ.cos   dr

C là hằng số chọn tùy ý chọn từ giá trị thế năng tại vô cùng

d Bảo toàn cơ năng trong trường hấp dẫn:

Trong trường hấp dẫn, cơ năng được bảo toàn:

a.Định luật I Keppler :

Mọi hành tinh đều chuyển động theo các quỹ đạo elip mà Mặt Trời là một tiêu điểm

3 Các định luật Keppler

Đoạn thẳng nối Mặt Trời và một hành tinh bất kỳ quét những diện tích bằng nhau trong những khoảng thời gian như nhau

3 Các định luật Kepler

b.Định luật II Keppler :

Tỉ số giữa lập phương bán trục lớn và bình phương chu kì quay là giống nhau cho mọi hành tinh quay quanh Mặt Trời

Đối với hai hành tinh bất kỳ :

Ví dụ:

Hỏi một năm trên Sao Hoả bằng bao nhiêu so với một năm trên Trái Đất ?

 Đáp số : T1 = 1,87 T2

3 Các định luật Kepler

4 VỆ TINH NHÂN TẠO - TỐC ĐỘ VŨ TRỤ

a Vệ tinh nhân tạo:

Khi một vật bị ném với một vận tốc có một giá trị đủ lớn, vật sẽ không trở lại mặt đất mà sẽ quay quanh Trái

Đất, khi đó nó được gọi là vệ tinh nhân tạo của Trái Đất

- Khi vận tốc 11,2 km/s > v > 7,9 km/s: Quỹ đạo

là elip

4 VỆ TINH NHÂN TẠO - TỐC ĐỘ VŨ TRỤ

- Khi vận tốc vII = 11,2 km/s : Vận tốc vũ trụ cấp II

 Quỹ đạo parabol

4 VỆ TINH NHÂN TẠO - TỐC ĐỘ VŨ TRỤ

- Khi vận tốc vIII = 16,7 km/s :

Vận tốc vũ trụ cấp III  Vệ tinh

có thể thoát ra khỏi hệ Mặt Trời

4 VỆ TINH NHÂN TẠO - TỐC ĐỘ VŨ TRỤ

ÔN TẬP

+ Phần lý thuyết gồm các nội dung: Nội dung định luật vạn

vật hấp dẫn Khái niệm trường hấp dẫn

+ Phần bài tập: Các bài tập áp dụng định luật vận vật hấp dẫn, tính vận tốc vũ trụ cấp 1, 2 và liên quan đến vệ tinh địa tĩnh

Các bài tập tối thiểu yêu cầu sinh viên ôn tập (Sách BTVLĐC tập 1): 5.1, 5.3, 5.5 – 5.12