Tất tần tật về định luật vạn vật hấp dẫn

Định luật vạn vật hấp dẫn được nhà vật lý Isaac Newton khám phá ra khi bị quả táo rơi vào đầu. Ông rút ra được rằng mọi vật trong vũ trụ đều hút nhau với một lực được gọi là lực hấp dẫn. Và lực hấp dẫn giữa hai chất điểm bất kì tỉ lệ thuận với tích của hai khối lượng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.

Để hiểu được kiến thức về định luật vạn vật hấp dẫn, chúng ta hãy cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây nhé!

Kiến thức về định luật vạn vật hấp dẫn

Lực hấp dẫn

Mọi vật trong vũ trụ đều hút nhau bởi một lực là lực hấp dẫn. Lực hấp dẫn là lực tác dụng từ xa, qua khoảng không gian giữa các vật. Lực hấp dẫn phổ biến nhất hiện nay chính là lực hấp dẫn giữa trái đất và các vật trên trái đất.

Định luật vạn vật hấp dẫn

Lực hấp dẫn giữa hai điểm bất kì sẽ tỉ lệ thuận với tích hai khối lượng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. Ta có thể biểu diễn qua công thức sau đây:

Trong đó:

• F là lực hấp dẫn (N)
• m1, m2 là khối lượng của hai chất điểm
• r là khoảng cách giữa chúng
• G = 6,67.10-11 Nm2/kg2 gọi là hằng số hấp dẫn

Đặc điểm của lực hấp dẫn

Đặc điểm của lực hấp dẫn được thể hiện qua 3 phương diện sau:

• Là lực hút
• Điểm đặt tại trọng tâm của vật (chất điểm)
• Giá của lực là đường thẳng đi qua tâm của 2 vật

Định luật vạn vật hấp dẫn chỉ đúng khi khoảng cách giữa hai vật rất lớn so với kích thước của chúng. Hay có thể đúng với các vật đồng chất và có dạng hình cầu.

Tìm hiểu về trọng lực

Trọng lực của một vật chính là lực hấp dẫn giữa Trái đất và chính vật đó. Trọng lực sẽ được đặt vào trọng tâm của vật. Trọng lực của vật sẽ được tính theo công thức sau đây:

Trong đó:

• P là lực hấp dẫn giữa Trái đất và vật tác động
• m là khối lượng
• h là độ cao so với mặt đất
• G = 6,67.10-11 Nm2/kg2 gọi là hằng số hấp dẫn
• M là khối lượng trái đất

Mặt khác: P = m.g để suy ra được công thức của gia tốc rơi tự do.

Gia tốc rơi tự do là gì?

Công thức trên chỉ ra được rằng g chính là gia tốc rơi tự do. Để thuận lợi hơn trong khi giải bài tập thì gia tốc rơi tự do thường được quy định xấp xỉ bằng 10. Cụ thể là 9.8m/s^2

Những vật gần Trái Đất chịu sự tác động như thế nào từ lực hấp dẫn?

Ta có công thức tính gia tốc rơi tự do của vật khi h nhỏ hơn rất nhiều so với R:

Ta kết luận được rằng gia tốc rơi tự do g không chỉ phụ thuộc vào vĩ độ trên Trái Đất mà còn phụ thuộc vào độ cao của vật so với mặt đất.

Bài tập củng cố kiến thức

Bài tập lý thuyết về định luật vạn vật hấp dẫn

Câu 1: Chọn phát biểu sai trong các phát biểu bên dưới khi nói về lực hấp dẫn giữa hai chất điểm?

A. Lực hấp dẫn có phương trùng với đường thẳng nối hai chất điểm.
B. Lực hấp dẫn có điểm đặt tại mỗi chất điểm.
C. Lực hấp dẫn của hai chất điểm là cặp lực trực đối.
D. Lực hấp dẫn của hai chất điểm là cặp lực cân bằng.

Đáp án: D

Câu 2: Một vật m được đặt ở nơi có gia tốc trọng trường là g. Phát biểu nào dưới đây miêu tả đúng về mối liên hệ của chúng?

A. Trọng lực có độ lớn được xác định bởi biểu thức P = mg.
B. Điểm đặt của trọng lực là trọng tâm của vật.
C. Trọng lực tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật.
D. Trọng lực là lực hút của Trái Đất tác dụng lên vật.

Đáp án: C

Câu 3: Một viên đá nằm cố định trên mặt đất. Hãy xác định giá trị lực hấp dẫn của Trái Đất tác động lên viên đá trên?

A. Lớn hơn trọng lượng của hòn đá.
B. Nhỏ hơn trọng lượng của hòn đá.
C. Bằng trọng lượng của hòn đá
D. Bằng 0.

Đáp án: C

Bài tập có số liệu tính toán định luật vạn vật hấp dẫn

Câu 4: Cho hai quả cầu có khối lượng 20kg, bán kính 10cm, khoảng cách giữa hai tâm đo được là 50cm. Hãy xác định độ lớn lực hấp dẫn giữa hai quả cầu là bao nhiêu? Biết rằng đây là hai quả cầu đồng chất.

A. 1,0672.10-8 N.
B. 1,0672.10-6 N.
C. 1,0672.10-7 N.
D. 1,0672.10-5 N.

Đáp án: C

Câu 5: Hai quả cầu giống nhau được đặt cách nhau một khoảng r, lực hấp dẫn giữa chúng là F. Khi chúng ta thay một trong hai quả cầu trên bằng một quả cầu đồng chất khác. Với bán kính lớn gấp hai lần và giữ nguyên khoảng cách giữa hai tâm. Hãy xác định lực hấp dẫn giữa 2 quả cầu mới?

A. 2F.
B. 16F.
C. 8F.
D. 4F.

Đáp án: C

Câu 6: Khoảng cách giữa Mặt Trăng với tâm Trái Đất là 38.107 m; khối lượng Mặt Trăng là 7,37.1022kg, Trái Đất là 6.1024 kg. Biết hằng số hấp dẫn G = 1,0672.10-8N. Hãy xác định độ lớn lực hấp dẫn giữa Trái Đất và Mặt Trăng?

A. 0,204.1021 N.
B. 2,04.1021 N.
C. 22.1025 N.
D. 2.1027 N.

Đáp án: A

Câu 7: Đặt 1 quả cầu có trọng lượng 10 N ở mặt đất. Nếu chuyển quả cầu ở độ cao cách Trái Đất một khoảng R là bán kính Trái Đất. Hãy xác định trọng lượng của quả cầu?

A. 1 N.
B. 2,5 N.
C. 5 N.
D. 10 N.

Đáp án: B

Bài tập gia tốc trong định luật vạn vật hấp dẫn

Câu 8: Biết gia tốc rơi tự do tại đỉnh núi và chân núi lần lượt là 9,809 m/s2 và 9,810 m/s2. Coi Trái Đất là đồng chất và chân núi cách tâm Trái Đất 6370km. Hãy xác định độ cao của ngọn núi?

A. 324,7m.
B. 640m.
C. 649,4m.
D. 325m.

Đáp án: A

Câu 9: Ta có khoảng cách giữa tâm Trái Đất và tâm Mặt Trăng trung bình gấp 60 lần bán kính Trái Đất. Khối lượng Mặt Trăng < khối lượng Trái Đất khoảng 81 lần. Cho 1 vật M nằm trên đường thẳng nối tâm của Trái Đất và Mặt Trăng. Biết lúc này lực hấp dẫn của Trái Đất và của Mặt Trăng cân bằng. Hãy xác định khoảng cách từ vật M đến tâm Trái Đất gấp bao nhiêu lần?

A. 56,5 lần.
B. 54 lần.
C. 48 lần.
D. 32 lần.

Đáp án: B

Hy vọng những kiến thức và bài tập chúng tôi cung cấp bên trên đã giúp ích được cho các bạn. Hãy áp dụng để làm bài tập được tốt nhất nhé!