PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP LỰC HẤP DẪN
1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
| 1.1. Định luật hấp dẫn: * Phát biểu: Lực hấp dẫn giữa hai chất điểm bất kỳ tỷ lệ thuận với tích hai khối lượng của chúng và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. * Công thức: \({{F}_{hd}}=G.\frac{{{m}_{1}}.{{m}_{2}}}{{{r}^{2}}}\) * Đơn vị: + \({{F}_{hd}}\) lực hấp dẫn (N). + \(G=6,{{67.10}^{-11}}(\frac{N.{{m}^{2}}}{k{{g}^{2}}})\) + \({{m}_{1}};{{m}_{2}}\) khối lượng của các vật (kg) +\(r\) khoảng cách giữa hai vật tính từ trọng tâm (m).
| 1.2. Trọng lực & trọng lượng: * trọng lực :là lực hút của Trái Đất tác dụng lên vật. * trọng lượng: là độ lớn của trọng lực \(P=m.g\) 1.3. Gia tốc rơi tự do: * Tại nơi có độ cao h: \({{g}_{h}}=\frac{G.M}{{{(R+h)}^{2}}}\) * Tại mặt đất: \({{g}_{d}}=\frac{G.M}{{{R}^{2}}}\) (tại mặt đất h = 0.) Với: * M;R khối lượng & bán kính Trái Đất. * h là độ cao. * r = R + h Trọng tâm của vật là điểm đặt của trọng lực của vật.
|
2. BÀI TẬP VÍ DỤ
Bài 1. Khối lượng Mặt Trăng nhỏ hơn khối lượng Trái Đất 81 lần, Khoảng cách giữa tâm Trái Đất và tâm Mặt Trăng bằng 60 lần bán kính Trái Đất. Lực hút của Trái Đất và của Mặt Trăng tác dụng vào một vật cân bằng nhau tại điểm nào trên đường thẳng nối tâm của chúng,
Hướng dẫn
Phân tích bài toán
Trái Đất: bán kính R; khối lượng M=> khối lượng mặt trăng: M/81
khoảng cách từ Trái đất tới mặt trăng: 60R
Gọi h là điểm mà tại đó lực hấp dẫn của mặt Trăng tới điểm đó cân bằng với lực hấp dẫn của Trái Đất tới điểm đó => khoảng cách từ điểm đó tới Mặt Trăng: 60R - h
Giải
\(\frac{GMm}{{{h}^{2}}}=\frac{GMm}{{{(60R-h)}^{2}}}\)=> h=54R.
Bài 2: Khối lượng Mặt Trăng nhỏ hơn khối lượng Trái Đất 81 lần, khoảng cách giữa tâm Trái Đất và tâm Mặt Trăng gấp 60 lần bán kính Trái Đất. Lực hút của Trái Đất và của Mặt Trăng tác dụng vào cùng một vật bằng nhau tại điểm nào trên đường thẳng nối tâm của chúng?
Hướng dẫn:
Gọi khối lượng Mặt Trăng là M ⇒ khối lượng Trái Đất là 81 M
Bán kính Trái Đất là R thì khoảng cách giữa tâm Trái Đất và tâm Mặt Trăng là 60 R
Gọi h là khoảng cách điểm cần tìm đến tâm Trái Đất ⇒ khoảng cách từ điểm đó đến tâm Mặt Trăng là 60R - h (R, h > 0)
Theo bài ra: lực hút của Trái Đất tác dụng vào vật đó cân bằng với lực hút từ Mặt trăng tác dụng vào vật
Fhd1 = Fhd2
.png)
Bài 3: Trong một quả cầu đặc đồng chất, bán kính R, người ta khoét một lỗ hình cầu có bán kính R/2. Tìm lực tác dụng đặt lên vật m nhỏ cách tâm quả cầu một khoảng d. Biết khi chưa khoét, quả cầu có khối lượng M
Hướng dẫn:
Gọi F1 là lực hấp dẫn giữa quả cầu đã bị khoét với vật m
F2 là lực hấp dẫn giữa quả cầu đã bị khoét đi với vật m
F là lực hấp dẫn giữa quả cầu đã bị khoét đi với vật m
F = F1 + F2 ⇒ F1 = F – F2
.png)
Vì khối lượng tỉ lệ với thể tích
.png)
3. BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Bài 1: Hai quả cầu giống nhau có bán kính 40cm, khối lượng 50kg.
a. Tính lực hấp dẫn giữa chng khi đặt cch nhau 1m?
b. Tính lực hấp dẫn lớn nhất giữa chúng?
ĐS: 0,26.10 -6 N.
Bài 2: Hai chiếc tàu thủy mỗi chiếc có khối lượng 50 000 tấn ở cách nhau 1km. Tính lực hấp dẫn giữa chúng? So sánh lực này với trọng lượng của quả cân 20g (g = 10m/s2).
Bài 3: Hai vật có khối lượng bằng nhau và bằng 10 6 kg đặt cách nhau \(\sqrt{6,67}\) km.
a. Tính lực hút giữa chúng.
b. Muốn lực hút giữa chúng tăng 16 lần thì phải tăng hay giảm khoảng cách giữa chúng mấy lần.
c. Nếu tăng khoảng cách giữa chúng lên 5 lần thì lực hút giữa chúng tăng hay giảm mấy lần?
Bài 4:
a. Hai vật đặt cách nhau 1 đoạn r thì hút nhau một lực F. Hỏi khi tăng khoảng cách giữa chúng lên 3 lần thì lực hút giữa chúng tăng hay giảm mấy lần?
b. Nếu tăng đồng thời khối lượng của mỗi vật và khoảng cách giữa chúng lên 2 lần thì lực hấp dẫn sẽ như thế nào?
Bài 5: Tính gia tốc rơi tự do ở độ cao 10km. Biết bán kính trái đất là 6 400 km và gia tốc rơi tự do ở mặt đất là 9,8 m/s2.
a. Ở độ cao nào so với mặt đất, gia tốc rơi tự do bằng một phần tư gia tốc rơi tự do trên mặt đất. Cho biết bán kính Trái đất là 6 400km.
b. Tại nơi có độ cao bằng một nửa bán kính trái đất, gia tốc rơi tự do có giá trị là bao nhiêu? Cho g = 9,8m/s2.
...
---(Nội dung tiếp theo của phần bài tập, các em vui lòng xem tại online hoặc tải về)---
Trên đây là trích dẫn một phần nội dung tài liệu Bài tập tự luận chủ đề Xác định lực hấp dẫn môn Vật Lý 10 năm 2021. Để xem thêm nhiều tư liệu hữu ích khác, các em đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.
Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.
