Bài 40: Các Định Luật Kê-ple, Chuyển động của vệ tinh

Thuyết nhật tâm của Cô -pec- níc 1543: Mặt trời là trung tâm vũ trụ, trái đất và các hành tinh khác quay quanh mặt trời.. *Quy luật chuyển động của các hành tinh qua 3 định luật Kê-pl

T r

Bán trục lớn

F1 O F2

b

Bán trục nhỏ

M

SƠ LƯỢC VỀ ELIP

Tiêu điểm

1.MỞ ĐẦU

*Thiên văn học là một nghành khoa học nghiên cứu các vật thể, các hiện tượng trong vũ trụ.

Thuyết nhật tâm của Cô -pec- níc (1543): Mặt trời là trung tâm vũ trụ, trái đất và

các hành tinh khác quay quanh mặt

trời.

*Quy luật chuyển động của các hành tinh qua 3 định luật Kê-ple

• Giô-han Kê-ple (Johannes Kepler, 1571 - 1630) là nhà thiên văn người Đức Ông là một trong những người đã dặt nền móng cho khoa học tự nhiên

Kê-ple sinh ra ở Vu-tem-be (Wurtenberg) trong

một gia đình nghèo, 15 tuổi theo học trường dòng Năm 1600, ông đến Pra-ha và cùng làm việc với

nhà thiên văn nổi tiếng Ti-cô Bra.Kê-ple nổi tiếng nhờ phát minh ra các định luật chuyển động của các hành tinh.

• Các định luật đó ngày nay trong thiên văn gọi là ba định luật Kê-ple.

là đường tròn, trừ Thuỷ tinh

và Diêm vương tinh

S2

S3

Định luật II

Đoạn thẳng nối Mặt Trời và một hành tinh

bất kỳ quét những diện tích bằng nhau trong những khoảng thời gian như nhau.

s 1

S 2

S 3

Định luật II

Đoạn thẳng nối Mặt Trời và một hành tinh

bất kỳ quét những diện tích bằng nhau trong những khoảng thời gian như nhau.

lớn; khi đi xa mặt trời, hành tinh có vận tốc nhỏ

2

3

2 2

3 2 2

a T

a

Tỉ số giữa lập phương bán trục lớn và bình phương chu kỳ quay là giống nhau cho mọi hành tinh quay quanh Mặt Trời.

*Đối với hai hành tinh bất kỳ ta có:

2

2 1 3

a

*Hệ quả :Nếu coi quỹ đạo hai hành tinh là hình tròn thì

2 1

2 2

R

Xét hai hành tinh 1 và 2 của Mặt Trời Coi quỹ đạo chuyển động của mỗi

hành tinh gần đúng là tròn thì gia tốc hướng tâm là:

Vì (1) không phụ thuộc vào khối lượng của hành tinh nên ta có thể

áp dụng cho hành tinh 2, ta có:

(2)

3 2

Như vậy ta có:

(2)

3 2

3 BÀI TẬP VẬN DỤNG

Bài 1: Khoảng cách R1 từ Hoả tinh đến Mặt trời lớn hơn 52% khoảng cách R2 giữa Trái Đất và Mặt Trời.

Hỏi một năm trên Hoả tinh bằng bao nhiêu so

với một năm trên Trái Đất?

2

2

1 3

3 BÀI TẬP VẬN DỤNG

Bài 2: Tìm khối lượng M T của Mặt trời từ các

dữ kiện của Trái đất:

-Khoảng cách tới Mặt trời R = 1,5.10 11 m

4

T

R M

4 





Fhd = Fht

- Có thể xác định được khối lượng của thiên thể nếu biết khoảng cách

R và chu kỳ T của một vệ tinh của

nó.

- Kết hợp với định luật Vạn vật hấp dẫn, tìm ra được hành tinh mới

trong hệ Mặt trời.

- Các định luật Kê-ple cũng áp dụng đúng cho chuyển động của các vệ

tinh

a) Vệ tinh nhân tạo :

- Khi vận tốc

vI = 7,9 km/s

 Quỹ đạo tròn.

•Là tốc độ cần thiết để

đưa một vệ tinh lên quỹ đạo quanh Trái đất mà không rơi trở về Trái đất

•Tốc độ vũ trụ cấp I :

s

km R

GM V

TD

Giả sử vệ tinh chuyển động trên quỹ

đạo tròn rất gần Trái Đất Khối lượng

của vệ tinh là m, của Trái Đất là M Lực hấp dẫn sẽ đóng vai trò lực hướng tâm

và theo định luật II Newton ta có

Thay các giá trị bằng số

Ta tìm được :

= 7,9 103 m/s

- Khi vận tốc 11,2 km/s >v > 7,9 km/s

 Quỹ đạo của vệ tinh là ELIP.

*Tốc độ vũ trụ cấp II:

V II = 11,2 km/s

Nếu 16,7 km/s> V>11,2 km/s

thì vệ tinh sẽ đi xa khỏi Trái

đất theo quỹ đạo parabol

và trở thành hành tinh nhân

tạo của Mặt trời

*Tốc độ vũ trụ c ấp III:

Với V = V III = 16,7 km/s vệ tinh có thể thoát ra khỏi hệ Mặt Trời theo quỹ đạo hypebol.

V III =16,7 km/s

Chú ý: Các tốc độ vũ trụ cấp I,II,III ở trên là tốc độ khi phóng vệ tinh vào quỹ đạo( rời khỏi tên lửa), bỏ qua tác dụng của khí quyển Trái đất và vệ tinh coi như bay sát mặt đất.

1 số hình ảnh của

các hành tinh trong hệ mặt trời

DIEÂM VÖÔNG TINH

THOÅ TINH

HẢI VƯƠNG TINH

MỘC TINH

HOẢ TINH

TRÁI ĐẤT

KIM TINH

THUÛY TINH

MẶT TRỜI

Cuûng coá

2

2 1 3

Định luật III Kepler : 13 23 3

Tốc độ vũ trụ

hệ Mặt trời

QUỸ ĐẠO VỆ TINH ỨNG VỚI CÁC TỐC ĐỘ

KHÁC NHAU

TĐ

V I

Là vệ tinh của trái đất

Thoát khỏi hệ Mặt trời

VII =11,2km/s

VI =7,9 km/s

VIII =16,7km/s

Trắc nghiệm kiến thức

Chu kỳ quay của một hành tinh

xung quanh Mặt trời

D. Phụ thuộc bán kính trung bình của quỹ đạo Phụ thuộc bán kính trung bình của quỹ đạo

G R