PHAN A: LUC THE VÀ TRƯỜNG LUC THE
A.2.1. Lực hấp đẫn và trường hấp dẫn
A.2.1.2. Định luật van vật hấp dan cia Newton
- Giá thuyết vẻ sự tốn tai lực hap dấn qua là lạ lùng vi nó
trai với những quan sat thông thường. Hới vì nêu như vậy thi các vật xung quanh ta sé hút nhau nhưng thực tế quan sát ta nhận thay chung khong hut nhau. Nguyên nhân do dau ?
- Cée nha vát ly thich xem xét các hiện tượng có ve không có
liên quan gì với nhau đe chứng mình rang có the tim được mot he
thức, néu xem xét chúng mot cách can ké hon Cuộc tìm tôi sự thông
SVTH : Nguyễn Thị Héng =
Luan oan tet ughign GVHD; Thay Nguyễn Khắc Nhap
nhat do da bat dau hang nhiều thé ky. Co giải thoại kế lại rang, sự
phát hiện ra định luật nay chi là một sự tình cơ khi Newton nhìn thay một qua tae roi ở trong vườn, Sự that thị không don grain như
vay. Eư rat lau, ngưới ta cho rang tra: dat là nơi duy nhất co trong
lực. Mai đến cuoi the ky 17, hiện tượng qua táo rơi da dat ra cho
Newton nhiều điêu nghỉ van, tất nhiên phải trai qua một qua trình
nghiền cứu lau dat mới tam ra định luật đó chứ không phai do mot
hiện tượng qua tao rung. Nam 1665, chang trai 23 tuôi ISSAC Newton’ da co mét công hiện co bán cho vật ly hoe, khi anh chứng minh rang lực giữ mat trang trên quy dạo cũng chính lá luc làm cho
qua táo rơi Newton la người dau tiên da liện hệ sự rơi tự do của các
vất ở trên mật dat với chuyên đông của mật trăng xung quanh trái
đất,
Ngày nay, chúng ta cho diéu đó là di nhiên đến nói không dé gihiéu nói cách nhìn cú, cho rằng chuyến động của những vật dưới dat và những vật trên trời là thuộc loại khác nhau và bị chi phối bởi
những định luật khác nhau.
- Newton kết luân rằng không những trái dat hút quả tao va
mắt trang mà moi vất trong vũ tru déu hút mọi vat khác , chúng ta it quen với ý tưởng nay vì sức hút quen thuộc cua trái dat vào các vat trên mat dat lớn đến nói nó che khuat su hap dan ma các vật
trên mat dat ay tac dung vào nhau.
- Tư tương vẻ lực hấp dan da được nhiều nha bác học nghiên
cứu đên trước đó như Kepller, Decartes, Hooke vvw nhưng den mang tỉnh tan mạn va chưa chính xác, Vi thê, Newton sau 20 nam
SVTH : Nguyễn Thi Hồng ìU
Lagu tân tit aghign GVHD: Thay Nguyên Khác Nhap
nghiên cứu da dua ra được định luật định lượng chính xác cua lực hap dan.
- Giống như trong lực, lực hút cua trai đất vào mat trang phải
Ly lệ với khói lượng mat trang, Nhưng theo Newton , mọi tic dụng
bao giữ cúng la tương tac nên mật trang kiện hút trai dat với mot
lực ty lệ với khói lượng cua trái dat. Vi lực và phan lực có cùng độ
lớn và cùng ban chat. Do do, lực hap dan giữa trai dat và mặt trang
có dae điểm là ty lệ với tích cua hai khói lượng cua chung ;
F - mị. my
- Nhưng lực nay còn có đạc diém gì khác ? vào thời ky
này,người La da biết rằng mật trăng ở cách xa trái đất một khoang bang 60 lan ban kính trai đất và có gia tóc hướng tâm nhỏ bang 1/
(60)” lan gia tóc rơi tự do eda các val ở gắn mat đất. Vi sao ? Theo
Newton , đó là vi lực hap dan nay ty lệ nghịch với bình phương của
khoáng cách giữa trai dat và mat trăng:
F~1⁄r'
Nhưng lực hấp dẫn nay có phải chi tốn tại trong hệ thong
“trái đất - mat trang” hay không ? Newton đã thử áp dụng định luật
F ~ 1/r” cho chuyển động của các hành tinh của hệ thống mat trời và
thay két quả tính toán phú hợp với những số liệu quan sát thiên
van.
Trên cơ sử đó, Newton cho rằng lực hap dẫn là một loại lực
phổ biên trong toán vũ trụ. Moi khôi lượng déu la nguồn của lực hap dan, Khối lượng càng lớn thi lực hap dan cảng lớn và cảng xa Lân:
hấp dan thi lực căng nho.
SVTH :'Nguyễn Thị Hồng 40
Luge van tit diện GVHD : Thay Nguyễn Khắc Nhap
Những dac điểm vé lực hap dan da được Newton đề ra cai ma ta gọi la định luật hap dan cua Newton : * Bat ky một vat nao cung hút bat ky một vật khác, với một lực hap dán, có độ lớn cho bởi:
` „HH, < tì
FPaG->—ơ^
r
O day m, me là khói lượng các vat, r là khoảng cách giữa
chúng. G là hàng số hap dan có giá trị được xác định thông qua thi
nghiệm cua Henry Cavendish ma ta sẽ xét sau.
Định luật hap dan ở trên được ap dung cho sự Lương tác giữa các vật . Thực ra định luật nay chi áp dụng đúng cho các hat. Tuy
nhiên, ta van ap dung nó cho các vật thật chừng nào ma kích thước của chúng vẫn còn nho so với khoảng cách giữa chung . Mat trang
và trái dat déu cách nhau khá xa dé ta có thé coi cá hai là hạt, với mức chính xác tốt. Nhưng còn quả táo và trái đất thì sao ? Nhìn từ
gốc độ quá táo thì trái đất rộng lớn và bằng phẳng, trai dai tới tận
chân trời ở dưới nó, tất nhiên là chẳng giống một hạt nhó. Vậy sự
hấp dẫn giữa trai đất và quả táo không thé tuân theo định luật hấp din Newton.
Newton da giải bai toán qua táo - trái đất bằng cách chứng minh một định ly quan trọng: “ Một cdi vó vật chất, đồng tính, hình
cầu thi hút một hạt ở ngoài vó tựa như toàn bộ khôi lượng của vỏ Lập trung vào tâm nó”. Dé chứng minh được định lý nay, Newton có thé coi trai dat như một bộ nhiều cái vỏ xếp lông vào nhau, cái nọ trong cai kia và mdi cái sẽ hút một hại ở ngoài mat trái dat, tựa như khôi lượng của cái vỏ do dat ở tam vo. Như vậy, nhìn tự gốc độ qua táo,
SVTH : Nguyễn Thị Hồng ái
Lagu màu tắt aghi¢n GVHD : Thay Nguyên Khắc Nhạp
trai dat phải ứng xứ như một hạt dat ở tâm trái dat và có khôi lượng bang khỏi lượng trai dat.
Gia sử trai dat kéo qua táo xuống bang một lực i. Khi do qua
tao keo trai dat len cùng bang một lực F „ lực này được coi là dat vào
tam trai dat. Tuy hai lực bang nhau về đó lớn nhưng chúng lại gây
ra gia toc khác nhau khi quá táo được buôn ra. Đối với qua táo thi
gia tốc Vào khoang 9.8 m⁄$” con đối với trai dat , gia tốc do trong một hệ qui chiêu gan với khôi tam của hệ qua tao - trai đất chỉ vào
khoáng 10 ““ m/s* 1