Lực hấp dẫn. Trọng lực trường hợp đặc biệt của lực hấp dẫn.

1. Lực hấp dẫn giữa hai vật bất kỳ.

Hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu về một lực tồn tại trong tự nhiên khá là quen thuộc, đó chính là "Lực hấp dẫn".

Nội dung này sẽ giúp các em lý giải được các hiện tượng trong đời sống như câu chuyện quen thuộc về quả táo rơi trúng đầu nhà bác học Newton, hiện tượng triều cường vào mỗi mùa hè ở thành phố Hồ Chí Minh khiến các con đường ở Quận 7 bị ngập và tắc nghẽn giao thông lúc tan tầm giờ cao điểm.

I. Công thức định luật hấp dẫn

Cho hai vật tròn khác nhau có khối lượng lần lượt là $m_1$ và $m_2$, bán kính của chúng lần lượt là $r_1$ và $r_2$. Hai vật được đặt cách nhau một khoảng là r. Khi đó, vật 1 sẽ tác dụng lên vật 2 một lực là $\overrightarrow{F_{12}}$ và ngược lại vật 2 sẽ tác dụng lên vật 1 một lực là $\overrightarrow{F_{21}}$. Theo định luật III Newton thì độ lớn của hai lực này là như nhau. Hai lực này được gọi chung là lực hấp dẫn.

Bằng nhiều thí nghiệm tính toán, người ta đã rút ra được công thức định luật lực 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.

${\mathit{F}}_{\mathbf{h}\mathbf{d}}\mathbf{ }\mathbf{=}\mathbf{ }\mathit{G}\frac{{\mathbf{m}}_{\mathbf{1}}{\mathbf{m}}_{\mathbf{2}}}{{\mathbf{r}}^{\mathbf{2}}}$

Trong đó:

$G = 6,67.{10}^{-11} \left(\frac{N{m}^2}{k{g}^2}\right)$: hằng số hấp dẫn.

$m_1 và m_2$: là khối lượng của hai vật (kg).

r: khoảng cách giữa khối tâm (m).

$F_{hd}$: lực hấp dẫn (N).

* Lưu ý: r là khoảng cách giữa hai khối tâm của hai vật chứ không phải là khoảng cách bề mặt giữa hai vật.

2. Trọng lực - trường hợp đặc biệt của lực hấp dẫn.

Sau đây, chúng ta sẽ tìm hiểu về một lực hấp dẫn mà các em thường hay tiếp xúc hằng ngày. Đó là trọng lực.

II. Trọng lực - Trường hợp đặc biệt của lực hấp dẫn

- Trọng lực tác dụng lên một vật là lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vật đó.

- Ta xét một vật có khối lượng m, nằm trên bề mặt Trái Đất có khối lượng M. Vì kích thước của Trái Đất rất lớn so với kích thước của vật, nên chúng ta có thể xem khoảng cách giữa hai khối tâm của Trái Đất và vật là R. Theo định luật hấp dẫn ta có: $F_{hd} = G\frac{Mm}{R^2}$

- Vì trọng lực có đặc điểm riêng là chiều luôn hướng vào tâm Trái Đất nên người ta dùng một kí hiệu khác để kí hiệu cho độ lớn của trọng lực (trọng lượng) đó là P.

 $\mathit{P}\mathbf{ }\mathbf{=}\mathbf{ }\mathbf{ }\mathit{G}\frac{\mathbf{M}\mathbf{m}}{{\mathbf{R}}^{\mathbf{2}}}$

Đặt $\mathit{g}\mathbf{ }\mathbf{=}\mathbf{ }\frac{\mathbf{GM}}{{\mathbf{R}}^{\mathbf{2}}}$: gia tốc trọng trường

Vật công thức tính độ lớn của trọng lực (trọng lượng) trên bề mặt Trái Đất:

 $\mathit{P}\mathbf{ }\mathbf{=}\mathbf{ }\mathit{m}\mathit{g}$

Trong đó: 

m: khối lượng của vật (kg)

g: gia tốc trọng trường ($m/s^2$)

P: độ lớn của trọng lực (trọng lượng) (N)

* Lưu ý: Khi nói về độ lớn của trọng lực (trọng lượng) người ta thường dùng đơn vị quốc tế là P (không dùng F).