Tiểu luận giới thiệu về Isaac Newtơn; tìm hiểu lực hấp dẫn và định luật vạn vật hấp dẫn, các quy luật chuyển động của vật chất. Mời các bạn cùng tham khảo tiểu luận để nắm chi tiết hơn nội dung nghiên cứu.
Trang 1TRƯỜNG Đ I H C KHOA H C HUẠ Ọ Ọ Ế
BÁO CÁO Đ TÀIỀ
MÔN H C V T LÝ Đ I CỌ Ậ Ạ ƯƠNG A1
Đ tài ti u lu n : ề ể ậ
L C H P D N Ự Ấ Ẫ
Đ NH LU T V N V T H P D N Ị Ậ Ạ Ậ Ấ Ẫ
SNTH : BÙI VĂN LINH
L P Ớ : K43 GVHD : NGÔ KHOA QUANG
Trang 2M C L CỤ Ụ
L I M Đ U Ờ Ở Ầ
Th gi i xung quanh chúng ta có vô vàn s v t và hi n tế ớ ự ậ ệ ượng phong phú và đa d ng. R t nhi u bí n ch a có l i gi i đáp do đó nh ng nhàạ ấ ề ẩ ư ờ ả ữ bác h c ra đ i nghiên c u nhi u lĩnh v c khác nhau.Trong đó có ngànhọ ờ ứ ề ự
V t lý h c , m t ngành r t quan tr ng trong lĩnh v c ậ ọ ộ ấ ọ ự khoa h c t ọ ự nhiên
Ngành v t lý h c chia làm hai ph n tùy theo lĩnh v c nghiên c u:ậ ọ ầ ự ứ
+ V t lý vĩ mô nghiên c u các quy lu t v n đ ng c a v t ch t trongậ ứ ậ ậ ộ ủ ậ ấ
th gi i vĩ mô.ế ớ
+ V t lý vi mô nghiên c u các quy lu t v n đ ng c a v t ch t trongậ ứ ậ ậ ộ ủ ậ ấ
th gi i vi môế ớ
M t trong nh ng đ c tính t ng quát c a các v t th là chúng luônộ ữ ặ ổ ủ ậ ể
luôn t ươ ng tác v i nhau.Nh ng tớ ữ ương tác c a các đ i tủ ố ượng v t ch tậ ấ
là bi u hi n c a m t d ng t n t i th hai c a v t ch t : đó là cácể ệ ủ ộ ạ ồ ạ ứ ủ ậ ấ
trường v t lý, g i t t là ậ ọ ắ các tr ườ ng
Vì v y hôm nay đ tài ti u lu n ậ ề ể ậ L C H P D N , Đ NH LU T V N Ự Ấ Ẫ Ị Ậ Ạ
V T H P D N Ậ Ấ Ẫ s d n chúng ta đ n vũ tr n i vô cùng huy n bí màẽ ẫ ế ụ ơ ề
đ n bây gi con ngế ờ ườ ẫi v n ch a hi u h t đư ể ế ược nó , mà nhà bác h cọ Isaac Newton đã tìm ra các quy lu t chuy n đ ng c a v t ch t và đ tậ ể ộ ủ ậ ấ ặ
Trang 3tên cho nó là Các đ nh lu t v chuy n đ ng c a Newton ị ậ ề ể ộ ủ , đây chính là
m t h th ng g m 3 đ nh lu t đ t n n móng c b n cho ộ ệ ố ồ ị ậ ặ ề ơ ả c h c cơ ọ ổ
đi n. ể Mà đ nh lu t v n v t h p d n cùng công th c toán h c c a nóị ậ ạ ậ ấ ẫ ứ ọ ủ
đã tr thành n n t ng c s c a ngành v t lý h c, là m t trong nh ngở ề ả ơ ở ủ ậ ọ ộ ữ
đ nh lu t khoa h c quan tr ng nh t c a nhân lo i.ị ậ ọ ọ ấ ủ ạ
Trang 4CH ƯƠ NG 1
GI I THI U V ISAAC NEWT N Ớ Ệ Ề Ơ
( nh minh h a) ả ọ
I GI I THI U Ớ Ệ
Isaac Newton đã đóng góp đáng k vào lĩnh v c khoa h c trong su t ể ự ọ ố
cu c đ i c a mình. Ông đã tìm ra phép tính vi phân, tích phân và ộ ờ ủ cung c p cho chúng ta m t s hi u bi t rõ ràng v quang h c. Tuy ấ ộ ự ể ế ề ọ
v y, công vi c đáng nói đ n nh t c a ông là làm vi c v i các l c, ậ ệ ế ấ ủ ệ ớ ự
đ c bi t là s phát tri n đ nh lu t v n v t h p d n ặ ệ ự ể ị ậ ạ ậ ấ ẫ
1, Cu c đ iộ ờ
Sinh ra trong m t gia đình nghèo Woolsthorpe, Anh vào năm 1642,ộ ở Isaac Newton theo h c Đ i h c Trinity Cambridge sau khi m i vi cọ ạ ọ ở ọ ệ
tr nên rõ ràng r ng ông s không bao gi thành công v i công vi cở ằ ẽ ờ ớ ệ
c a m t ngủ ộ ười nông dân. Khi đó, ông b t đ u quan tâm đ n toánắ ầ ế
Trang 5h c, quang h c, v t lý và thiên văn h c. Sau khi t t nghi p, ông b tọ ọ ậ ọ ố ệ ắ
đ u gi ng d y t i trầ ả ạ ạ ường và được b nhi m làm Giáo s Lucasianổ ệ ư
th hai. Ngày nay, chi c gh đó đứ ế ế ược coi là v trí giáo s n i ti ngị ư ổ ế
nh t trên th gi i.ấ ế ớ
Năm 1689, Newton được b u làm thành viên qu c h i cho cácầ ố ộ
trường đ i h c. Năm 1703, ông đạ ọ ược b u làm ch t ch c a H i Khoaầ ủ ị ủ ộ
h c Hoàng gia Anh, m t t ch c c a các nhà khoa h c v n còn t nọ ộ ổ ứ ủ ọ ẫ ồ
t i đ n ngày nay. Ông đạ ế ược N hoàng Anne phong tữ ước hi p sĩ vàoệ năm 1705 và không bao gi nghĩ đ n vi c k t hôn.ờ ế ệ ế
Newton qua đ i năm 1727 tu i 84. Sau khi m t, ông đã đờ ở ổ ấ ượ c chuy n đ n m t n i trang tr ng h n Westminster Abbey.ể ế ộ ơ ọ ơ ở
2, Chuy n đ ng trong vũ trể ộ ụ
Trang 6Cu n Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Nguyên t c Toán h c c a Tri t h c t nhiên) ố ắ ọ ủ ế ọ ự
M t câu chuy n ph bi n k r ng nh vào qu táo r i xu ng t m tộ ệ ổ ế ể ằ ờ ả ơ ố ừ ộ cây trong khu vườn c a ông, mà Newton đ a đ n m t s hi u bi t vủ ư ế ộ ự ể ế ề
l c, đ c bi t là l c h p d n. Cho dù s vi c x y ra th c s là khôngự ặ ệ ự ấ ẫ ự ệ ả ự ự
rõ, nh ng các nhà s h c nghi ng s ki n này n u nó đã di n ra làư ử ọ ờ ự ệ ế ễ
đ ng l c trong quá trình suy nghĩ c a Newton. Năm 1688, Newtonộ ự ủ hoàn thành tác ph m mà sau này tr thành m t trong nh ng công trìnhẩ ở ộ ữ
n n t ng quan tr ng nh t cho v t lý c a m i th i đ i, cu nề ả ọ ấ ậ ủ ọ ờ ạ ố
"Philosophiae Naturalis Principia Mathematica" ("Nguyên t c Toán h cắ ọ
c a Tri t h c t nhiên"), thủ ế ọ ự ường được g i là Principia. Trong đó, ôngọ xác đ nh ba đ nh lu t chuy n đ ng trong vũ tr ị ị ậ ể ộ ụ
Đ nh luât th nh t mô t vi c: làm th nào mà các v t th di chuy nị ứ ấ ả ệ ế ậ ể ể
v i v n t c tớ ậ ố ương t tr khi có m t l c bên ngoài tác đ ng ch ng l iự ừ ộ ự ộ ố ạ
nó. (l c là m t cái gì đó gây ra ho c thay đ i chuy n đ ng). Vì v y,ự ộ ặ ổ ể ộ ậ
m t v t n m yên trên bàn ch chuy n đ ng cho đ n khi m t l c – s cộ ậ ằ ỉ ể ộ ế ộ ự ứ
đ y c a m t bàn tay, ho c tr ng l c – tác đ ng lên nó. Tẩ ủ ộ ặ ọ ự ộ ương t nhự ư
v y, các v t di chuy n cùng t c đ , tr khi nó tậ ậ ể ố ộ ừ ương tác v i m t l cớ ộ ự khác, ch ng h n nh ma sátẳ ạ ư
Đ nh lu t th hai c a ông v chuy n đ ng là ph i tính toán cho l cị ậ ứ ủ ề ể ộ ả ự
tương tác nh th nào. Cùng ch u 1 l c, v t nào có kh i lư ế ị ự ậ ố ượng nhỏ
h n s thu đơ ẽ ược gia t c l n h n và chuy n đ ng nhanh h n.ố ớ ơ ể ộ ơ
Đ nh lu t th ba c a Newton r t g n v i m i hành đ ng trong tị ậ ứ ủ ấ ầ ớ ỗ ộ ự nhiên, có m t ph n ng b ng nhau và ngộ ả ứ ằ ượ ạc l i. N u v t A tác d ngế ậ ụ
Trang 7vào v t B m t l c, thì v t B cũng tác d ng l i v t A m t l c, có cùngậ ộ ự ậ ụ ạ ậ ộ ự
đ l n nh ng theo hộ ớ ư ướng ngượ ạc l i
T t t c nh ng đi u này, Newton đã suy tính ra đ nh lu t v n v từ ấ ả ữ ề ị ậ ạ ậ
h p d n. Ông th y r ng hai v t di chuy n xa nhau, l c h p d n gi aấ ẫ ấ ằ ậ ể ự ấ ẫ ữ chúng gi m (do l c h p d n ngh ch đ o v i bình phả ự ấ ẫ ị ả ớ ương kho ngả cách). Vì v y, n u kho ng cách gi a hai v t tăng lên 2 l n, l c h pậ ế ả ữ ậ ầ ự ấ
d n ch còn b ng 1/4 so v i lúc đ u (còn n u tăng lên 3 l n thì l cẫ ỉ ằ ớ ầ ế ầ ự
h p d n s b ng 1/9 lúc đ u).ấ ẫ ẽ ằ ầ
Các đ nh lu t này đã giúp các nhà khoa h c hi u thêm v chuy n ị ậ ọ ể ề ể
đ ng c a các hành tinh trong h M t Tr i và M t Trăng xung quanh ộ ủ ệ ặ ờ ặ Trái Đ t.ấ
3, M t nhà khoa h c không ng ng rèn luy nộ ọ ừ ệ
Khi còn là sinh viên, Newton đã ph i gián đo n hai năm khi b nhả ạ ệ
d ch h ch hoành hành bu c trị ạ ộ ường Đ i h c Trinity ph i đóng c a. ạ ọ ả ử Ở nhà, ông ti p t c nghiên c u thêm quang h c, b ng cách s d ng m tế ụ ứ ọ ằ ử ụ ộ lăng kính đ tách ánh sáng tr ng, và tr thành ngể ắ ở ườ ầi đ u tiên l p lu nậ ậ
r ng ánh sáng tr ng là h n h p c a nhi u lo i tia, ch không ph i làằ ắ ỗ ợ ủ ề ạ ứ ả
m t th c th duy nh t. Ông ti p t c làm vi c v i ánh sáng và màu s cộ ự ể ấ ế ụ ệ ớ ắ trong vài năm t i, và công b phát hi n c a mình trong "Opticks" vàoớ ố ệ ủ năm 1704
Gây tr ng i b i các v n đ v i kính thiên văn vào th i đi m đó, ôngở ạ ở ấ ề ớ ờ ể
đã phát minh ra kính thiên văn ph n x , mài gả ạ ương và t ch t o ngự ế ạ ố kính. Tin tưởng vào m t t m gộ ấ ương h n là th u kính, kính thiên vănơ ấ
ph n x đã cho th y m t hình nh s c nét h n so v i kính thiên vănả ạ ấ ộ ả ắ ơ ớ khúc x vào th i đi m đó. Ngày nay, k thu t hi n đ i đã làm gi mạ ờ ể ỹ ậ ệ ạ ả
Trang 8nh ng v n đ gây ra b i th u kính, nh ng kính thiên văn l n nhữ ấ ề ở ấ ư ớ ư Kính vi n v ng không gian James Webb v n s d ng gễ ọ ẫ ử ụ ương
Là m t sinh viên, Newton đã c t công vào nghiên c u các bài toánộ ấ ứ khó nh t th i đi m đó. Trong th i gian b gián đo n, ông ti p t cấ ờ ể ờ ị ạ ế ụ nghiên c u toán h c, đ t n n t ng cho vi phân và tích phân. Ông đãứ ọ ặ ề ả
h p nh t nhi u k thu t mà trợ ấ ề ỹ ậ ước đây được coi là riêng bi t, ch ngệ ẳ
h n nh vi c tìm ki m di n tích, ti p tuy n, và đ dài c a đạ ư ệ ế ệ ế ế ộ ủ ườ ng cong Ông đã vi t De Methodis Serierum et Fluxionum năm 1671,ế
nh ng không tìm đư ược m t nhà xu t b n.ộ ấ ả
CH ƯƠ NG 2
L C H P D N Ự Ấ Ẫ
Đ NH LU T V N V T H P D N Ị Ậ Ạ Ậ Ấ Ẫ
I . L C H P D N Ự Ấ Ẫ
1, Khái ni mệ
M i v t trong vũ tr đ u hút nhau v i m t l c g i là l c h p d n.ọ ậ ụ ề ớ ộ ự ọ ự ấ ẫ
L c h p d n là l c tác d ng t xa, qua kho ng không gian gi a cácự ấ ẫ ự ụ ừ ả ữ
v tậ
Trang 9Trong v t lý h c, l c h p d n là l c hút gi a m i v t ch t và có đậ ọ ự ấ ẫ ự ữ ọ ậ ấ ộ
l n t l thu n v i kh i lớ ỷ ệ ậ ớ ố ượng c a chúng và t l ngh ch v i bìnhủ ỷ ệ ị ớ
phương c a hai v tủ ậ .
L c h p d n là m t trong b n l c c b n c a t nhiên theo mô hìnhự ấ ẫ ộ ố ự ơ ả ủ ự chu n đẩ ược ch p nh n r ng rãi trong v t lý hi n đ i, ba l c c b nấ ậ ộ ậ ệ ạ ự ơ ả khác là l c đi n t , l c h t nhân y u, và l c h t nhân m nh. L c h pự ệ ừ ự ạ ế ự ạ ạ ự ấ
d n là l c y u nh t trong s các l c đó, nh ng l i có th ho t đ ng ẫ ự ế ấ ố ự ư ạ ể ạ ộ ở kho ng cách xa và luôn thu hút.ả
L c h p d n khi n cho nh ng chi c lá và nh ng cành cây gãy r iự ấ ẫ ế ữ ế ữ ơ
xu ng m t đ t. L c đi n t t o ra ánh sáng trong ngôi nhà b n vàố ặ ấ ự ệ ừ ạ ạ
nh ng tia ch p trên b u tr i. L c h t nhân nh giúp cho s t n t iữ ớ ầ ờ ự ạ ẹ ự ồ ạ
c a các nguyên t c u thành v n v t. Và cu i cùng, l c h t nhân nhủ ử ấ ạ ậ ố ự ạ ẹ gây ra s phân ra nguyên t và phóng x , giúp cho các nhà máy đi nự ử ạ ệ
h t nhân ho t đ ngạ ạ ộ
Trong c h c c đi n, l c h p d n xu t hi n nh m t ngo i l c tácơ ọ ổ ể ự ấ ẫ ấ ệ ư ộ ạ ự
đ ng lên v t th Trong thuy t tộ ậ ể ế ương đ i r ng, l c h p d n là b nố ộ ự ấ ẫ ả
ch t c a không th i gian b u n cong b i s hi n di n c a kh iấ ủ ờ ị ố ở ự ệ ệ ủ ố
lượng, và không ph i là m t ngo i l c. Trong thuy t h p d n lả ộ ạ ự ế ấ ẫ ượ ng
t , h t graviton đử ạ ược cho là h t mang l c h p d n.ạ ự ấ ẫ
L c h p d n c a Trái Đ t tác đ ng lên các v t th có kh i lự ấ ẫ ủ ấ ộ ậ ể ố ượng và làm chúng r i xu ng đ t. L c h p d n cũng giúp g n k t các v t ch tơ ố ấ ự ấ ẫ ắ ế ậ ấ
đ hình thành Trái Đ t, M t Tr i và các thiên th khác; n u không cóể ấ ặ ờ ể ế
nó các v t th s không th liên k t v i nhau và cu c s ng nh chúngậ ể ẽ ể ế ớ ộ ố ư
ta bi t hi n nay s không th t n t i. L c h p d n cũng là l c giế ệ ẽ ể ồ ạ ự ấ ẫ ự ữ Trái Đ t và các hành tinh khác trên qu đ o c a chúng quanh M tấ ở ỹ ạ ủ ặ
Trang 10Tr i, M t Trăng trên qu đ o quanh Trái Đ t, s hình thành th yờ ặ ỹ ạ ấ ự ủ tri u, và nhi u hi n tề ề ệ ượng thiên nhiên khác mà chúng ta quan sát được
( nh minh h a) ả ọ
Trang 11II Đ NH LU T V N V T H P D N Ị Ậ Ạ Ậ Ấ Ẫ
1, Đ nh lu tị ậ
L c h p d n gi a hai ch t đi m b t kì t l thu n v i tích hai kh iự ấ ẫ ữ ấ ể ấ ỉ ệ ậ ớ ố
lượng c a chúng và t l ngh ch v i bình phủ ỉ ệ ị ớ ương kho ng cách gi aả ữ chúng
2, Công th cứ
chú ý
Áp d ng cho các v t thông thụ ậ ường trong hai trường h p:ợ
Kho ng cách gi a hai v t r t l n so v i kích thả ữ ậ ấ ớ ớ ướ ủc c a chúng
Các v t đ ng ch t và có d ng hình c u.ậ ồ ấ ạ ầ
3, Bi u th c gia t c r i t doể ứ ố ơ ự
a) Tr ng l c ọ ự
Tr ng l c c a m t v t th trên b m t m t hành tinh hay v t thọ ự ủ ộ ậ ể ề ặ ộ ậ ể khác trong vũ tr là l c h p d n mà hành tinh (hay v t th khác) tácụ ự ấ ẫ ậ ể
đ ng lên nóộ
b) Bi u th c tính gia t c r i t do:ể ứ ố ơ ự
Trang 12N u xem Trái Đ t nh m t qu c u đ ng tính thì l c h p d n doế ấ ư ộ ả ầ ồ ự ấ ẫ
nó tác d ng lên m t v t có kh i lụ ộ ậ ố ượng m đ cao h ta có ở ộ
V i G là h ng s h p d n.(G = 6.67 x 10ớ ằ ố ấ ẫ 11 m³/kg.s² )
M,R là kh i lố ượng và bán kính Trái Đ t.<M=6.1024(kg);R=6400(km)>ấ m,h là kh i lố ượng và kho ng cách t v t đ n b m t đ t.ả ừ ậ ế ề ặ ấ
Vì l c này cũng là tr ng l c nên ta có: P=mgự ọ ự
T hai công th c trên ta d dàng có đừ ứ ễ ược công th c tính gia t c r i tứ ố ơ ự
do đ cao h :ở ộ
c) Tính kh i lố ượng c a các thiên thủ ể
Trang 13( nh minh h a) ả ọ
v i R là bán kính trái đ t, có giá tr trung bình là 6370km =ớ ấ ị 6,370.106m; g là gia t c tr ng trố ọ ường trên m t đ t ặ ấ
l y giá tr trung bình b ng 9,8m/s2. ấ ị ằ
v y:ậ
Trang 14Nh công th c v l c h p d n vũ tr , ta cũng có th tính đờ ứ ề ự ấ ẫ ụ ể ược kh iố
lượng m t tr i. Trái đ t quay xung quanh m t tr i là do l c h p d nặ ờ ấ ặ ờ ự ấ ẫ
c a m t tr i đ i v i trái đ t l c này đóng vai trò l c hủ ặ ờ ố ớ ấ ự ự ướng tâm:
Trong đó M' là kh i lố ượng M t tr i, R' là kho ng cách t qu đ tặ ờ ả ừ ả ấ
đ n m t tr i; n u qu đ o c a qu đ t quay xung quanh M t tr i coiế ặ ờ ế ỹ ạ ủ ả ấ ặ ờ
nh qu đ o tròn (R' coi nh không đ i và l y b ng kho ng cáchư ỹ ạ ư ổ ấ ằ ả trung bình t qu đ t đ n M t tr i) thì l c hừ ả ấ ế ặ ờ ự ướng tâm F r cho b iở công th c:ứ
v là v n t c chuy n đ ng c a qu đ t trên qu đ o. V n t c v c aậ ố ể ộ ủ ả ấ ỹ ạ ậ ố ủ
qu đ t có liên h v i chu kì quay T c a nó:ả ấ ệ ớ ủ
Ta có
Trang 15T đó suy ra kh i lừ ố ượng M t tr iặ ờ
Tính c th b ng s ta tìm đụ ể ằ ố ược M ' = 2.1030kg
III. K T LU N Ế Ậ
Đ nh lu t v n v t h p d n đ liên h v i các hi n tị ậ ạ ậ ấ ẫ ể ệ ớ ệ ượng trong thái
dương h ệ Newton đ a ra k t lu n:ư ế ậ ''T tấ cả các thiên th t t nhiênể ấ
đ u ph i tuân theo đ nh lu t muôn v t đ u có s c hút l n nhau, doề ả ị ậ ậ ề ứ ẫ
v y, hai thiên thậ ể có s c hút l n nhau s cùng xoay quanh m t tr ngứ ẫ ẽ ộ ọ
đi m chung trên m t qu đ o g n gi ng nhau, đ ng th i, cũng xoayể ộ ỹ ạ ầ ố ồ ờ quanh nhau để v n hành''. Sau này đ nh lu t c a ông đã đậ ị ậ ủ ượ ứ c ng
d ng r ng rãi trong ngành thiên văn h c nghiên c u v vũ tr và các vìụ ộ ọ ứ ề ụ sao
TÀI LI U THAM KH O Ệ Ả
Trang 16Tài li u sáchệ
1. L ng Duyên Bình,ươ Giáo trình V t lý đ i cậ ạ ương (T p 1)ậ
Tài li u các trang websiteệ
1. https://loigiaihay.com/lythuyetluchapdandinhluatvanvathap danc61a7493.html
2. https://vi.wikipedia.org/wiki/c _hoc_luong_tuơ
3.https://baigiang.violet.vn/present/luchapdanlop10nangcao 204436.html
4. https://khoahoc.tv/tronglucluchapdanvanhungdieuchungta vanlamtuong49408
5. https://lttphysics.violet.vn/document/show/entry_id/830206