intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Tiểu luận môn Vật lý đại cương A1: Lực hấp dẫn định luật vạn vật hấp dẫn

Chia sẻ: Linh Van | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:16

174
lượt xem
19
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tiểu luận giới thiệu về Isaac Newtơn; tìm hiểu lực hấp dẫn và định luật vạn vật hấp dẫn, các quy luật chuyển động của vật chất. Mời các bạn cùng tham khảo tiểu luận để nắm chi tiết hơn nội dung nghiên cứu.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Tiểu luận môn Vật lý đại cương A1: Lực hấp dẫn định luật vạn vật hấp dẫn

  1. ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC HUẾ ­ ­ ­  ­ ­ ­ BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG A1        Đề tài tiểu luận : LỰC HẤP DẪN ĐỊNH LUẬT VẠN VẬT HẤP DẪN SNTH     : BÙI VĂN LINH LỚP        : K43  GVHD    : NGÔ KHOA QUANG ­­­Huế, 5/2020­­­ [Type text] [Type text] [Type text]
  2. GVHD: NGÔ KHOA QUANGSVTH: BÙI VĂN LINH MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Thế  giới xung quanh chúng ta có vô vàn sự  vật và hiện tượng phong   phú và đa dạng. Rất nhiều bí ẩn chưa có lời giải đáp do đó những nhà   bác học ra đời nghiên cứu nhiều lĩnh vực khác nhau.Trong đó có ngành  Vật lý học , một ngành rất quan trọng trong lĩnh vực  khoa học tự  nhiên Ngành vật lý học chia làm hai phần tùy theo lĩnh vực nghiên cứu: +  Vật lý vĩ mô nghiên cứu các quy luật vận động của vật chất trong  thế giới vĩ mô. + Vật lý vi mô nghiên cứu các quy luật vận động của vật chất trong   thế giới vi mô   Một trong những đặc tính tổng quát của các vật thể  là chúng luôn   luôn tương tác với nhau.Những tương tác của các đối tượng vật chất  là biểu hiện của một dạng tồn tại thứ  hai của vật chất : đó là các  trường vật lý, gọi tắt là các trường  Vì vậy hôm nay đề tài tiểu luận   LỰC HẤP DẪN , ĐỊNH LUẬT VẠN   VẬT HẤP DẪN sẽ dẫn chúng ta đến vũ trụ  nơi vô cùng huyền bí mà  đến bây giờ  con người vẫn chưa hiểu hết được nó , mà nhà bác học   Isaac Newton đã tìm ra các quy luật chuyển động của vật chất và đặt  2BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG A1
  3. GVHD: NGÔ KHOA QUANGSVTH: BÙI VĂN LINH tên cho nó là Các định luật về chuyển động của Newton , đây chính là  một hệ  thống gồm 3 định luật đặt nền móng cơ  bản cho cơ  học cổ  điển. Mà  định luật vạn vật hấp dẫn cùng công thức toán học của nó  đã trở thành nền tảng cơ sở của ngành vật lý học, là một trong những  định luật khoa học quan trọng nhất của nhân loại. 3BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG A1
  4. GVHD: NGÔ KHOA QUANGSVTH: BÙI VĂN LINH CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ ISAAC NEWTƠN       (ảnh minh họa) I. GIỚI THIỆU Isaac Newton đã đóng góp đáng kể vào lĩnh vực khoa học trong suốt   cuộc đời của mình. Ông đã tìm ra phép tính vi phân, tích phân và   cung cấp cho chúng ta một sự  hiểu biết rõ ràng về  quang học. Tuy   vậy, công việc đáng nói đến nhất của ông là làm việc với các lực,   đặc biệt là sự phát triển định luật vạn vật hấp dẫn.   1,  Cuộc đời   Sinh ra trong một gia đình nghèo ở Woolsthorpe, Anh vào năm 1642,  Isaac Newton theo học Đại học Trinity ở Cambridge sau khi mọi việc  trở nên rõ ràng rằng ông sẽ không bao giờ  thành công với công việc  của một người nông dân. Khi đó, ông bắt đầu quan tâm đến toán  4BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG A1
  5. GVHD: NGÔ KHOA QUANGSVTH: BÙI VĂN LINH học, quang học, vật lý và thiên văn học. Sau khi tốt nghiệp, ông bắt  đầu giảng dạy tại trường và được bổ  nhiệm làm Giáo sư  Lucasian  thứ  hai. Ngày nay, chiếc ghế  đó được coi là vị  trí giáo sư  nổi tiếng  nhất trên thế giới.    Năm  1689,  Newton  được  bầu làm  thành  viên  quốc hội  cho  các   trường đại học. Năm 1703, ông được bầu làm chủ tịch của Hội Khoa  học Hoàng gia Anh, một tổ  chức của các nhà khoa học vẫn còn tồn   tại đến ngày nay. Ông được Nữ hoàng Anne phong tước hiệp sĩ vào  năm 1705 và không bao giờ nghĩ đến việc kết hôn.    Newton qua đời năm 1727  ở  tuổi 84. Sau khi mất, ông đã được   chuyển đến một nơi trang trọng hơn ở Westminster Abbey. 2,  Chuyển động trong vũ trụ 5BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG A1
  6. GVHD: NGÔ KHOA QUANGSVTH: BÙI VĂN LINH Cuốn Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Nguyên tắc Toán học của Triết học tự nhiên)   Một câu chuyện phổ biến kể rằng nhờ vào quả táo rơi xuống từ một  cây trong khu vườn của ông, mà Newton đưa đến một sự hiểu biết về  lực, đặc biệt là lực hấp dẫn. Cho dù sự  việc xảy ra thực sự là không   rõ, nhưng các nhà sử học nghi ngờ sự kiện này ­ nếu nó đã diễn ra ­ là   động lực trong quá trình suy nghĩ của Newton. Năm 1688, Newton  hoàn thành tác phẩm mà sau này trở thành một trong những công trình  nền   tảng   quan   trọng   nhất   cho   vật   lý   của   mọi   thời   đại,   cuốn  "Philosophiae Naturalis Principia Mathematica" ("Nguyên tắc Toán học  của Triết học tự nhiên"), thường được gọi là Principia. Trong đó, ông  xác định ba định luật chuyển động trong vũ trụ.   Định luât thứ nhất mô tả việc: làm thế nào mà các vật thể di chuyển   với vận tốc tương tự trừ khi có một lực bên ngoài tác động chống lại  nó. (lực là một cái gì đó gây ra hoặc thay đổi chuyển động). Vì vậy,  một vật nằm yên trên bàn chỉ chuyển động cho đến khi một lực – sức  đẩy của một bàn tay, hoặc trọng lực – tác động lên nó. Tương tự như  vậy, các vật di chuyển cùng tốc độ, trừ khi nó tương tác với một lực   khác, chẳng hạn như ma sát   Định luật thứ hai của ông về chuyển động là phải tính toán cho lực  tương tác như  thế  nào. Cùng chịu 1 lực, vật nào có khối lượng nhỏ  hơn sẽ thu được gia tốc lớn hơn và chuyển động nhanh hơn.    Định luật thứ  ba của Newton rất gần với mỗi hành động trong tự  nhiên, có một phản ứng bằng nhau và ngược lại. Nếu vật A tác dụng   6BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG A1
  7. GVHD: NGÔ KHOA QUANGSVTH: BÙI VĂN LINH vào vật B một lực, thì vật B cũng tác dụng lại vật A một lực, có cùng  độ lớn nhưng theo hướng ngược lại.    Từ  tất cả  những điều này, Newton đã suy tính ra định luật vạn vật  hấp dẫn. Ông thấy rằng hai vật di chuyển xa nhau, lực hấp dẫn giữa   chúng giảm (do lực hấp dẫn nghịch  đảo với bình phương khoảng  cách). Vì vậy, nếu khoảng cách giữa hai vật tăng lên 2 lần, lực hấp   dẫn chỉ  còn bằng 1/4 so với lúc đầu (còn nếu tăng lên 3 lần thì lực   hấp dẫn sẽ bằng 1/9 lúc đầu).   Các định luật này đã giúp các nhà khoa học hiểu thêm về chuyển  động của các hành tinh trong hệ Mặt Trời và Mặt Trăng xung quanh  Trái Đất.   3,  Một nhà khoa học không ngừng rèn luyện      Khi còn là sinh viên, Newton đã phải gián đoạn hai năm khi bệnh   dịch hạch hoành hành buộc trường Đại học Trinity phải đóng cửa. Ở  nhà, ông tiếp tục nghiên cứu thêm quang học, bằng cách sử dụng một  lăng kính để tách ánh sáng trắng, và trở thành người đầu tiên lập luận  rằng ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều loại tia, chứ không phải là  một thực thể duy nhất. Ông tiếp tục làm việc với ánh sáng và màu sắc   trong vài năm tới, và công bố  phát hiện của mình trong "Opticks" vào  năm 1704.   Gây trở ngại bởi các vấn đề với kính thiên văn vào thời điểm đó, ông  đã phát minh ra kính thiên văn phản xạ, mài gương và tự chế tạo ống   kính. Tin tưởng vào một tấm gương hơn là thấu kính, kính thiên văn  phản xạ  đã cho thấy một hình  ảnh sắc nét hơn so với kính thiên văn   khúc xạ  vào thời điểm đó. Ngày nay, kỹ  thuật hiện đại đã làm giảm  7BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG A1
  8. GVHD: NGÔ KHOA QUANGSVTH: BÙI VĂN LINH những vấn đề  gây ra bởi thấu kính, nhưng kính thiên văn lớn như  Kính viễn vọng không gian James Webb vẫn sử dụng gương.    Là một sinh viên, Newton đã cất công vào nghiên cứu các bài toán  khó nhất thời điểm đó. Trong thời gian bị  gián đoạn, ông tiếp tục  nghiên cứu toán học, đặt nền tảng cho vi phân và tích phân. Ông đã  hợp nhất nhiều kỹ  thuật mà trước đây được coi là riêng biệt, chẳng   hạn như  việc tìm kiếm diện tích, tiếp tuyến, và độ  dài của đường  cong.   Ông   đã   viết   De   Methodis   Serierum   et   Fluxionum   năm   1671,  nhưng không tìm được một nhà xuất bản. CHƯƠNG 2 LỰC HẤP DẪN ĐỊNH LUẬT VẠN VẬT HẤP DẪN   I .      LỰC HẤP DẪN 1,  Khái niệm    Mọi vật trong vũ trụ  đều hút nhau với một lực gọi là lực hấp dẫn.   Lực hấp dẫn là lực tác dụng từ  xa, qua khoảng không gian giữa các   vật 8BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG A1
  9. GVHD: NGÔ KHOA QUANGSVTH: BÙI VĂN LINH 2,  Ý nghĩa    Trong vật lý học, lực hấp dẫn là lực hút giữa mọi vật chất và có độ  lớn tỷ  lệ  thuận với khối lượng của chúng và tỷ  lệ  nghịch với bình  phương của hai vật.   Lực hấp dẫn là một trong bốn lực cơ bản của tự nhiên theo mô hình   chuẩn được chấp nhận rộng rãi trong vật lý hiện đại, ba lực cơ  bản  khác là lực điện từ, lực hạt nhân yếu, và lực hạt nhân mạnh. Lực hấp  dẫn là lực yếu nhất trong số các lực đó, nhưng lại có thể hoạt động ở  khoảng cách xa và luôn thu hút.    Lực hấp dẫn khiến cho những chiếc lá và những cành cây gãy rơi  xuống mặt đất. Lực điện từ  tạo ra ánh sáng trong ngôi nhà bạn và   những tia chớp trên bầu trời. Lực hạt nhân nhẹ  giúp cho sự  tồn tại   của các nguyên tử cấu thành vạn vật. Và cuối cùng, lực hạt nhân nhẹ  gây ra sự  phân ra nguyên tử  và phóng xạ, giúp cho các nhà máy điện  hạt nhân hoạt động   Trong cơ học cổ điển, lực hấp dẫn xuất hiện như một ngoại lực tác  động lên vật thể. Trong thuyết tương đối rộng, lực hấp dẫn là bản  chất   của   không   thời   gian   bị   uốn   cong   bởi   sự   hiện   diện   của   khối  lượng, và không phải là một ngoại lực. Trong thuyết hấp dẫn lượng   tử, hạt graviton được cho là hạt mang lực hấp dẫn.   Lực hấp dẫn của Trái Đất tác động lên các vật thể có khối lượng và  làm chúng rơi xuống đất. Lực hấp dẫn cũng giúp gắn kết các vật chất  để hình thành Trái Đất, Mặt Trời và các thiên thể khác; nếu không có   nó các vật thể sẽ không thể liên kết với nhau và cuộc sống như chúng  ta biết hiện nay sẽ  không thể  tồn tại. Lực hấp dẫn cũng là lực giữ  Trái Đất và các hành tinh khác  ở  trên quỹ  đạo của chúng quanh Mặt  9BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG A1
  10. GVHD: NGÔ KHOA QUANGSVTH: BÙI VĂN LINH Trời, Mặt Trăng trên quỹ   đạo quanh Trái  Đất, sự  hình thành thủy  triều, và nhiều hiện tượng thiên nhiên khác mà chúng ta quan sát được.       (ảnh minh họa) 10BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG A1
  11. GVHD: NGÔ KHOA QUANGSVTH: BÙI VĂN LINH II. ĐỊNH LUẬT VẠN VẬT HẤP DẪN 1,  Định luật   Lực hấp dẫn giữa hai chất điểm bất kì tỉ  lệ  thuận với tích hai khối   lượng của chúng và tỉ  lệ  nghịch với bình phương khoảng cách giữa  chúng 2,  Công thức    chú ý  Áp dụng cho các vật thông thường trong hai trường hợp:  Khoảng cách giữa hai vật rất lớn so với kích thước của chúng.   Các vật đồng chất và có dạng hình cầu. 3,  Biểu thức gia tốc rơi tự do     a)  Trọng lực      Trọng lực của một vật thể trên bề  mặt một hành tinh hay vật thể  khác trong vũ trụ  là lực hấp dẫn mà hành tinh (hay vật thể  khác) tác  động lên nó b)  Biểu thức tính gia tốc rơi tự do: 11BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG A1
  12. GVHD: NGÔ KHOA QUANGSVTH: BÙI VĂN LINH Nếu xem Trái Đất như  một quả cầu đồng tính thì lực hấp dẫn do  nó tác dụng lên một vật có khối lượng m ở độ cao h ta có   Với G là hằng số hấp dẫn.(G = 6.67 x 10­11 m³/kg.s² ) M,R là khối lượng và bán kính Trái Đất. m,h là khối lượng và khoảng cách từ vật đến bề mặt đất. Vì lực này cũng là trọng lực nên ta có: P=mg Từ hai công thức trên ta dễ dàng có được công thức tính gia tốc rơi tự  do ở độ cao h : c)  Tính khối lượng của các thiên thể 12BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG A1
  13. GVHD: NGÔ KHOA QUANGSVTH: BÙI VĂN LINH    (ảnh minh họa)   với   R   là   bán   kính   trái   đất,   có   giá   trị   trung   bình   là   6370km   =   6,370.106m; g là gia tốc trọng trường trên mặt đất  lấy giá trị trung bình bằng 9,8m/s2.  vậy: 13BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG A1
  14. GVHD: NGÔ KHOA QUANGSVTH: BÙI VĂN LINH   Nhờ công thức về lực hấp dẫn vũ trụ, ta cũng có thể tính được khối  lượng mặt trời. Trái đất quay xung quanh mặt trời là do lực hấp dẫn  của mặt trời đối với trái đất lực này đóng vai trò lực hướng tâm:    Trong đó M' là khối lượng Mặt trời, R' là khoảng cách từ  quả  đất   đến mặt trời; nếu quỹ đạo của quả đất quay xung quanh Mặt trời coi  như  quỹ  đạo tròn (R' coi như  không đổi và lấy bằng khoảng cách  trung bình từ  quả  đất đến Mặt trời) thì lực hướng tâm  F   r cho bởi  công thức:   v là vận tốc chuyển động của quả đất trên quỹ  đạo. Vận tốc v của   quả đất có liên hệ với chu kì quay T của nó: Ta có 14BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG A1
  15. GVHD: NGÔ KHOA QUANGSVTH: BÙI VĂN LINH Từ đó suy ra khối lượng Mặt trời Tính cụ thể bằng số ta tìm được M ' = 2.1030kg III. KẾT LUẬN Định luật vạn vật hấp dẫn để liên hệ với các hiện tượng trong thái  dương hệ. Newton đưa ra kết luận: ''Tất cả các thiên thể  tất nhiên  đều phải tuân theo định luật muôn vật đều có sức hút lẫn nhau, do  vậy, hai thiên thể có sức hút lẫn nhau sẽ  cùng xoay quanh một trọng  điểm chung trên một quỹ  đạo gần giống nhau, đồng thời, cũng xoay  quanh nhau để vận hành''. Sau này  định luật của ông đã được  ứng  dụng rộng rãi trong ngành thiên văn học nghiên cứu về vũ trụ và các vì  sao     TÀI LIỆU THAM KHẢO 15BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG A1
  16. GVHD: NGÔ KHOA QUANGSVTH: BÙI VĂN LINH Tài liệu sách   1. Lương Duyên Bình, Giáo trình Vật lý đại cương (Tập 1)   Tài liệu các trang website    1. https://loigiaihay.com/ly­thuyet­luc­hap­dan­dinh­luat­van­vat­hap­ dan­c61a7493.html 2. https://vi.wikipedia.org/wiki/cơ_hoc_luong_tu 3. https://baigiang.violet.vn/present/luc­hap­dan­lop­10­nang­cao­ 204436.html 4. https://khoahoc.tv/trong­luc­luc­hap­dan­va­nhung­dieu­chung­ta­ van­lam­tuong­49408 5. https://ltt­physics.violet.vn/document/show/entry_id/830206 16BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG A1
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2