Giải vật lí 10 bài 11: Lực hấp dẫn – Định luật vạn vật hấp dẫn
Hướng dẫn giải bài tập, bài thực hành trong bài 11: Lực hấp dẫn – Định luật vạn vật hấp dẫn - sách giáo khoa trang 69 vật lí 10. Tất cả các kiến thức lý thuyết và bài tập trong bài học này đều được giải đáp cẩn thận, chi tiết. Chúng ta tham khảo để học tốt vật lí 10 bài 11: Lực hấp dẫn – Định luật vạn vật hấp dẫn nhé.
[toc:ul]
I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
Lực hấp dẫn là lực hút giữa các vật trong vũ trụ.
Đặc điểm:
Luôn là lực hút;
Có độ lớn nhỏ;
Là lực tác dụng từ xa, qua khoảng không gian giữa các vật.
Định luật vạn vật hấp dẫn: 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.
Hệ thức: $F_{hd} = G.\frac{m_{1}.m_{2}}{r^{2}}$.
Trong đó: m1, m2 là khối lượng hai chất điểm (kg).
r: là khoảng cách giữa hai chất điểm (m).
G = 6,67.10-11 N.m2/kg2 gọi là hằng số hấp dẫn.
Phạm vi áp dụng:
- Khoảng cách giữa hai vật rất lớn so với kích thước của chúng.
- Đối với các vật có dạng hình cầu: khoảng cách giữa chúng là khoảng cách giữa hai tâm..
Trọng lượng của vật là: $P = G.\frac{m.M}{(R + h)^{2}}$.
Trong đó: m, M lần lượt là khối lượng của vật và trái đất (kg).
R, h lần lượt là bán kính trái đất và độ cao của vật so với mặt đất.
Mặt khác P = m.g, nên ta có:
Gia tốc trọng trường là: $g = \frac{G.M}{(R + h)^{2}}$.
$\Rightarrow $ Trọng lực là trường hợp riêng của lực hấp dẫn. Trọng lực của một vật là lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vật đó.
Trọng tâm của một vật: là điểm đặt của trọng lực lên vật đó.
Trường hấp dẫn: là không gian xung quanh mỗi vật.
Trường trọng lực (trọng trường): là trường hấp dẫn do Trái đất gây ra xung quanh nó.
Gia tốc trọng trường: gia tốc đặc trưng cho trọng trường tại mỗi một điểm.
II. GIẢI BÀI TẬP
Giải câu 1: Phát biểu định luật vạn vật hấp dẫn...
Phát biểu định luật vạn vật hấp dẫn và viết hệ thức của lực hất dẫn.
Bài giải:
Định luật vạn vật hấp dẫn: 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.
Hệ thức:
$F_{hd} = G.\frac{m_{1}.m_{2}}{r^{2}}$.
Trong đó: m1, m2 là khối lượng hai chất điểm (kg).
r: là khoảng cách giữa hai chất điểm (m).
G = 6,67.10-11 N.m2/kg2 gọi là hằng số hấp dẫn.
Giải câu 2: Nêu định nghĩa trọng tâm của vật...
Nêu định nghĩa trọng tâm của vật.
Bài giải:
Trọng tâm của vật là điểm đặt của trọng lực của vật ấy.
Giải câu 3: Tại sao gia tốc rơi tự do và trọng lượng...
Tại sao gia tốc rơi tự do và trọng lượng của vật càng lên cao thì càng giảm.
Bài giải:
Gia tốc rơi tự do và trọng lực càng lên cao càng giảm vì gia tốc rơi tự do và trọng lực tỉ lệ với độ cao theo biểu thức sau:
$P = G.\frac{m.M}{(R + h)^{2}}$
$g = \frac{G.M}{(R + h)^{2}}$.
Giải câu 4: Một vật có khối lượng 1 kg, ở trên...
Một vật có khối lượng 1 kg, ở trên mặt đất có trọng lượng 10 N. Khi chuyển vật tới một điểm cách tâm trái đất 2R (R là bán kính trái đất) thì nó có trọng lượng bằng bao nhiêu?
A. 1 N.
B. 2,5 N.
C. 5 N.
D. 10 N.
Bài giải:
Chọn đáp án B.
Giải thích:
Độ cao của vật so với mặt đất là: h = 2R – R = R.
Ta có:
$\frac{P_{h}}{P_{0}} = \frac{m.g_{h}}{m.g_{0} = \frac{g_{h}}{g_{0}}} = \frac{G.\frac{M}{(R + h)^{2}}}{G.\frac{M}{R^{2}}} = \frac{R^{2}}{(R + h)^{2}} = \frac{R^{2}}{(R + R)^{2}} = \frac{1}{4}$.
$\Rightarrow $ $P_{h} = \frac{P_{0}}{4} = 2,5$ (N).
Giải câu 5: Hai tàu thủy, mỗi chiếc có khối lượng...
Hai tàu thủy, mỗi chiếc có khối lượng 50 000 tấn ở cách nhau 1 km. Lấy g = 10 m/s2. So sánh lực hấp dẫn giữa chúng với trọng lượng của một quả cân có khối lượng 20 g.
A. lớn hơn.
B. bằng nhau.
C. nhỏ hơn.
D. chưa thể biết.
Bài giải:
Chọn đáp án C.
Giải thích:
Lực hấp dẫn giữa hai chiếc tàu thủy là:
$F_{hd} = G.\frac{m_{1}.m_{2}}{r^{2}} = 6,67.10^{-11}.\frac{50 000.10^{3}.50 000.10^{3}}{(1.10^{3})^{2}} = 0,16675$.
Trọng lượng của quả cân là: P = m.g = 20.10-3.10 = 0,2 (N).
Giải câu 6: Trái đất hút mặt trăng với một lực...
Trái đất hút mặt trăng với một lực bằng bao nhiêu? Cho biết khoảng cách giữa mặt trăng và trái đất là R = 38.107 m, khối lượng của mặt trăng m = 7,37.1022 kg, khối lượng của trái đất M = 6,0.1024 kg.
Bài giải:
Lực hấp dẫn giữa trái đất và mặt trăng là:
$F_{hd} = G.\frac{m_{1}.m_{2}}{r^{2}} = 6,67.10^{-11}.\frac{7,37.10^{22}.6,0.10^{24}}{(38.10^{7})^{2}} \approx 2.10^{20}$. (N).
Giải câu 7: Tính trọng lượng của một nhà du hành...
Tính trọng lượng của một nhà du hành vũ trụ có khối lượng 75 kg khi người đó ở
a. trên trái đất (lấy g = 9,8 m/s2)
b. trên mặt trăng (lấy g = 1,7 m/s2).
c. trên kim tinh (lấy g = 8,7 m/s2).
Bài giải:
Trọng lượng của nhà du hành vũ trụ là khi người đó ở:
a. trên mặt đất: P = m.g =75.9,8 = 735 N.
b. trên mặt trăng: P = m.gmt = 75.1,7 = 127,5 N
c. trên kim tinh: P = m.gkt = 75.8,7 = 652,5 N.