Khi học một khóa học vật lý ở trường, một chủ đề quan trọng trong phần cơ học là định luật vạn vật hấp dẫn. Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét kỹ hơn nó là gì và nó được mô tả bằng công thức toán học nào, đồng thời đưa ra các ví dụ về lực hấp dẫn trong cuộc sống hàng ngày của con người và trên quy mô vũ trụ.
Ai đã khám phá ra định luật hấp dẫn
Trước khi đưa ra các ví dụ về lực hấp dẫn, hãy mô tả ngắn gọn ai là người có công phát hiện ra nó.
Từ thời cổ đại, con người đã quan sát các ngôi sao và hành tinh và biết rằng chúng chuyển động theo những quỹ đạo nhất định. Ngoài ra, bất kỳ người nào không có kiến thức đặc biệt đều hiểu rằng bất kể anh ta ném một hòn đá hay vật khác cao và xa bao nhiêu thì nó vẫn luôn rơi xuống đất. Nhưng không ai trong số họ thậm chí đoán được rằng các quá trình trên Trái đất và các thiên thể được điều khiển bởi cùng một quy luật tự nhiên.
Năm 1687, Ngài Isaac Newton đã xuất bản một công trình khoa học trong đó lần đầu tiên ông phác thảo ra toán họcxây dựng định luật vạn vật hấp dẫn. Tất nhiên, Newton đã không độc lập đi đến công thức này, mà cá nhân ông đã công nhận. Ông đã sử dụng một số ý tưởng của những người cùng thời với mình (ví dụ, sự tồn tại của tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách của lực hút giữa các vật thể), cũng như kinh nghiệm thực nghiệm tích lũy về quỹ đạo của các hành tinh (Kepler's ba luật). Thiên tài của Newton đã thể hiện ở chỗ sau khi phân tích tất cả kinh nghiệm sẵn có, nhà khoa học đã có thể xây dựng nó dưới dạng một lý thuyết mạch lạc và có thể áp dụng thực tế.
Công thức trọng lực
Định luật vạn vật hấp dẫn có thể được xây dựng ngắn gọn như sau: giữa tất cả các thiên thể trong Vũ trụ đều tồn tại một lực hấp dẫn, tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa các khối tâm của chúng và tỷ lệ thuận với tích của khối lượng của chính các cơ thể. Đối với hai vật có khối lượng m1và m2, cách nhau một khoảng r, định luật đang nghiên cứu sẽ được viết là:
F=Gm1 m2/ r2.
Ở đây G là hằng số của lực hấp dẫn.
Lực hút có thể được tính bằng công thức này trong mọi trường hợp, nếu khoảng cách giữa các vật thể đủ lớn so với kích thước của chúng. Mặt khác, và cũng trong điều kiện có lực hấp dẫn mạnh gần các vật thể không gian có khối lượng lớn (sao neutron, lỗ đen), người ta nên sử dụng thuyết tương đối do Einstein phát triển. Người thứ hai coi lực hấp dẫn là kết quả của sự biến dạng của không-thời gian. Trong định luật cổ điển của Newtontrọng lực là kết quả của sự tương tác của các vật thể với một số trường năng lượng, như điện trường hoặc từ trường.
Biểu hiện của Lực hấp dẫn: Ví dụ từ Cuộc sống Hàng ngày
Thứ nhất, với những ví dụ như vậy, chúng ta có thể đặt tên cho bất kỳ vật thể rơi từ độ cao nhất định. Ví dụ, một chiếc lá hoặc quả táo nổi tiếng từ một cái cây, một hòn đá rơi xuống, hạt mưa, lở núi và lở đất. Trong tất cả những trường hợp này, các thiên thể có xu hướng hướng về trung tâm hành tinh của chúng ta.
Thứ hai, khi giáo viên yêu cầu học sinh "cho ví dụ về lực hấp dẫn", các em cũng nên nhớ rằng tất cả các cơ thể đều có trọng lượng. Khi điện thoại ở trên bàn hoặc khi người bị đè lên cân, trong những trường hợp này, cơ thể sẽ đè lên giá đỡ. Trọng lượng cơ thể là một ví dụ sinh động về sự biểu hiện của lực hấp dẫn, cùng với phản lực của giá đỡ, tạo thành một cặp lực cân bằng lẫn nhau.
Nếu công thức từ đoạn trước được sử dụng cho các điều kiện trên mặt đất (thay khối lượng của hành tinh và bán kính của nó vào nó), thì biểu thức sau có thể nhận được:
F=mg
Nó được sử dụng để giải quyết các vấn đề với lực hấp dẫn. Ở đây g là gia tốc truyền cho tất cả các vật, bất kể khối lượng của chúng, rơi tự do. Nếu không có lực cản của không khí, thì một viên đá nặng và một chiếc lông vũ nhẹ sẽ rơi xuống cùng một lúc từ cùng độ cao.
Lực hấp dẫn trong vũ trụ
Mọi người đều biết rằng Trái đất, cùng với các hành tinh khác, quay quanh Mặt trời. Đổi lại, Mặt trời, đang ởmột trong những nhánh của thiên hà xoắn ốc là Milky Way, quay cùng với hàng trăm triệu ngôi sao xung quanh trung tâm của nó. Bản thân các thiên hà cũng tiến lại gần nhau trong cái gọi là các cụm cục bộ. Nếu chúng ta quay lại trên thang điểm, thì chúng ta nên nhớ các vệ tinh quay xung quanh hành tinh của chúng, các tiểu hành tinh rơi trên các hành tinh này hoặc bay ngang qua. Tất cả các trường hợp này có thể được ghi nhớ nếu giáo viên yêu cầu học sinh: "Cho ví dụ về lực hấp dẫn."
Lưu ý rằng trong những thập kỷ gần đây, câu hỏi về lực chính trên quy mô vũ trụ đã được đặt ra. Trong không gian cục bộ, chắc chắn đó là lực hấp dẫn. Tuy nhiên, xem xét vấn đề ở cấp độ thiên hà, một lực khác, chưa được biết đến, liên quan đến vật chất tối, phát huy tác dụng. Cái thứ hai tự biểu hiện là phản trọng lực.
