Tại sao con người có thể sống trên trái đất mà không trôi nổi trong không gian? Theo nhà toán học Newton, ông gọi nó là nhờ lực hấp dẫn. Vậy lực hấp dẫn đến từ đâu? Đặc điểm và tầm quan trọng của nó trong cuộc sống của chúng ta là gì? Hôm nay, tôi sẽ chia sẻ thông tin cực kỳ hữu ích này với các bạn thông qua bài viết này.
Lực hấp dẫn là gì?
Lực hấp dẫn là lực hút hai vật ở xa về phía nhau. Nhờ lực này mà các hành tinh đều quay quanh mặt trời, một lực khiến quả táo rơi xuống đất.
Lực hấp dẫn là lực tạo ra trọng lượng cho các vật. Vật có khối lượng càng lớn thì lực hấp dẫn của nó càng mạnh. Lực điện từ, lực hạt nhân yếu, lực hạt nhân mạnh và lực hấp dẫn được coi là bốn lực cơ bản của vũ trụ.
Lịch sử hình thành
Người đầu tiên đặt nền móng cho khái niệm trọng tâm của vật thể, được hiểu là điểm mà vật thể bị kéo về phía mặt đất, là nhà khoa học vĩ đại nhất của thế giới cổ đại, Archimedes.
Sau 18 thế kỷ, trong thời kỳ Phục hưng phương Tây, Galileo Galilei đã giúp tiến thêm một bước nữa trong việc chứng minh sự tồn tại của lực hấp dẫn. Khi ông đưa ra lập luận rằng lực hướng xuống gây ra gia tốc như nhau cho mọi vật. Ông được coi là người tạo tiền đề quan trọng cho thành tựu của các nhà khoa học sau này.
Vào những năm 80 của thế kỷ 17 (sau cái chết của Galileo), nhà toán học Isaac Newton đã đưa ra giả thuyết và kết luận rằng Lực hấp dẫn là một hàm số tác dụng lên mọi vật thể tùy thuộc vào khối lượng và khoảng cách đến chúng.
Vào đầu thế kỷ 20, năm 1915, Einstein đề xuất thuyết tương đối rộng. Ông nói rằng lực hấp dẫn thực ra không phải là một lực mà là một hiệu ứng làm biến dạng không-thời gian do sự có mặt của khối lượng. Phạm vi của sự biến dạng này là trường hấp dẫn. Thuyết tương đối rộng của Einstein tạo nên một bước đột phá đáng chú ý cho nhân loại trong việc giải thích bản chất của không chỉ lực hấp dẫn mà còn của toàn bộ vũ trụ hiện có.
Đặc điểm của lực hấp dẫn
- Lực hấp dẫn là lực hấp dẫn tồn tại trong vũ trụ
- Điểm tác dụng của lực nằm ở trọng tâm của vật (khối lượng điểm).
- Giá của lực là đường đi qua tâm của hai vật
- Lực hấp dẫn tỉ lệ thuận với khối lượng của hai vật nhưng tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa hai vật.
- Đặc biệt, định luật vạn vật hấp dẫn chỉ đúng nếu khoảng cách giữa hai vật rất lớn so với kích thước của chúng hoặc nếu các vật có dạng đồng nhất và hình cầu.
Một số ví dụ về lực hấp dẫn
Lực hấp dẫn là một lực rất quan trọng trong vũ trụ. Nhờ Lực hấp dẫn, con người có thể sống và thích nghi trên trái đất. Dưới đây là một số ví dụ về lực hấp dẫn tồn tại trong cuộc sống của chúng ta:
- Nhờ lực hấp dẫn mà Mặt Trăng chuyển động quanh Trái Đất
- Con người có thể ở trên bề mặt trái đất mà không trôi nổi trong không gian nhờ lực hấp dẫn.
- Khi bạn thả một vật từ trên cao xuống, nó sẽ rơi xuống đất mà không bay trong không gian nhờ lực hấp dẫn của Trái đất.
Định luật vạn vật hấp dẫn
Định luật vạn vật hấp dẫn của Isaac Newton phát biểu rằng lực hấp dẫn giữa hai hạt bất kỳ tỷ lệ thuận với tích khối lượng của chúng, trong khi nó tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa hai hạt.
Để biểu diễn định luật vạn vật hấp dẫn, chúng ta sử dụng phương trình sau:
Trong đó:
- F: là lực hấp dẫn (N)
- m1, m2: là khối lượng của 02 vật.
- r: là khoảng cách giữa hai vật.
- Hằng số hấp dẫn G = 6,67,10-11Nm2/kg2.
Trọng lực là gì?
Định nghĩa trọng lực
Đó là lực hấp dẫn của Trái đất hay khối lượng của Trái đất tác dụng lên một vật thể. Do đó Lực hấp dẫn luôn hướng về trái đất và thẳng đứng. Đơn vị dùng để đo Lực hấp dẫn là Newton ký hiệu là N.
Nhiều người cho rằng Lực hấp dẫn và trọng lượng là một, điều này hoàn toàn sai lầm. Vì Lực hấp dẫn là lực hấp dẫn của Trái đất và trọng lượng là cường độ (độ lớn) lực hấp dẫn của Trái đất tác dụng lên vật. Trọng lượng của một vật phụ thuộc vào vị trí của nó trên trái đất. Vật càng di chuyển khỏi mặt đất thì trọng lượng của nó càng giảm.
Quả cân có ký hiệu P. Trọng lượng của quả cân 100 g (0,1 kg) được làm tròn thành 1 Newton (1 N) nên trọng lượng của quả cân 1 kg là 10 N.
P được xác định bằng cách nhân khối lượng của vật với gia tốc tự do tại vị trí của vật.
Công thức biểu thị trọng lực
P = G (m*M / (R+h)2)
Trong đó:
- m: là khối lượng của vật tính bằng kg
- G: là hằng số hấp dẫn
- M: khối lượng Trái đất
- R: là bán kính trái đất
- h: là độ cao của vật so với mặt đất (đơn vị là m)
Ngoài ra, chúng tôi còn có:
P = mg
Trong đó:
g: là gia tốc trọng trường của vật và có đơn vị m/s2.
Công thức gia tốc rơi tự do
g = G*M/(R+h)2
Nếu ở gần mặt đất (h << R)
P0 = G* (mM/R2)
Ghi chú:
- Nếu sử dụng đơn vị “mét” thì gia tốc trọng trường trên bề mặt Trái đất sẽ là 9,8 m/s2, được coi là đơn vị tiêu chuẩn quốc tế.
- Nếu bạn sử dụng đơn vị “feet”, thì giá trị gia tốc trọng trường bạn nên sử dụng là 32,2 f/s2. Về bản chất, giá trị này không thay đổi mà chỉ được quy đổi sang feet thay vì mét.
Với những chia sẻ trên, tôi hy vọng thông tin này sẽ cần thiết để nhiều người có cái nhìn rõ ràng hơn về lực hấp dẫn và nhận ra tầm quan trọng của nó trong cuộc sống của chúng ta.
