Giải bài tập Vật lý 10 bài 11: Lực hấp dẫn. Định luật vạn vật hấp dẫn

Thứ hai - 24/06/2019 09:34

1. Phát biểu định luật vạn vật hấp dẫn và viết công thức của lực hấp dẫn.
Trả lời:
Phát biểu: Hai chất điểm bất kỳ hút nhau với một lực tỉ lệ thuận với tích của các khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với khoảng cách giữa chúng.
Công thức của lực hấp dẫn: F_hd =G

2. Nêu định nghĩa trọng tâm của vật.
Trả lời:
Trọng tâm của vật là điểm đặt của trọng lực tác dụng lên vật.

3. Tại sao gia tốc rơi tự do và trọng lượng của vật càng lên cao thì càng giảm.
Trả lời
Trọng lực tác dụng lên vật chính là 1 lực hấp dẫn giữa vật với Trái đất. Theo định luật vận vật hấp dẫn, lực hấp dẫn tác dụng lên vật có khối lượng m khi nó ở độ cao h là: P =G

Trong đó:
M = khối lượng Trái Đất; R = bán kính Trái Đất.
Mặt khác: P = mg
Suy ra gia tốc rơi tự do được tính bằng công thức: g =

Càng lên cao h càng tăng do đó g càng giảm.
Trọng lượng của vật khi đứng yên ở một độ cao h cũng chính bằng: P = mg nên trọng lượng phụ thuộc tuyến tính vào g, g giảm thì trọng lượng giảm.

4. 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
Đáp án: B

B/ HƯỚNG DẪN GIẢI CÁC BÀI TẬP CƠ BẢN
1. Hai tàu thủy, mỗi chiếc có khối lượng 50 000 tấn ở cách nhau 1 km. So sánh lực hấp dẫn giữa chúng với trọng lượng của một quả cân có khối lượng 20 g. Lấy g = 10 m/s².
A. Lớn hơn
B. Bằng nhau
C. Nhỏ hơn
D. Chưa thể biết.

Hướng dẫn giải:
Lực hấp dẫn giữa chúng được tính theo công thức:
F_hd =G

= 6,67.10^-11

= 1,67.10^-7 N
Trọng lượng của quả cân:
P = mg = 0,02 .10 = 0,2 N
=> Lực hấp dẫn giữa hai tàu thủy nhỏ hơn trọng lượng của quả cân.
Đáp án: C

2. 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 = 6,10²⁴ kg?
Trả lời:
Ta có: F_hd =G

= 2,04.10²⁰N
Đáp số: F_hd = 2,04.10²⁰ N

3. Tính trọng lượng của một nhà du hành vũ trụ có khối lượng 75 kg khi người đó ở:
a) Trên Trái Đất (g = 9,8 m/s²)
b) Trên Mặt Trăng (g = 1,7 m/s²)
c) Trên Kim Tinh (g = 8,7 m/s²)
Trả lời:
a) Trọng lượng của nhà du hành vũ trụ trên Trái Đất
P = mg = 75 . 9,8 = 735 N
b) Trọng lượng của nhà du hành vũ trụ trên Mặt Trăng
P = mg = 75 . 1,7 = 127,5 N
c) Trọng lượng của nhà du hành vũ trụ trên Kim Tinh
p = mg = 75 . 8,7 = 652,5 N

C/ BÀI TẬP LUYỆN TẬP
4. Một vật có khối lượng m = 4,5 kg khi ở trên mặt đất có trọng lượng 45 N. Tính khối lượng và trọng lượng của vật khi nó được đưa tới độ cao h = 2R so với mặt đất. Trong đó R = bán kính Trái Đất.
Hướng dẫn giải:
Khối lượng của vật không phụ thuộc vào vị trí của vật. Do đó ở độ cao h = 2R khối lượng của vật vẫn là: m = 4,5 kg
Khi ở trên mặt đất h = 0; Trọng lượng của vật được tính bởi cồng thức:
P_o = mg
Với g = G

; M = khối lượng Trái Đất; R = bán kính Trái Đất.
Khi ở độ cao h = 2R so với mặt đất: Trọng lượng của vật được tính bởi công thức: P_h = mg_h
Với g_h = G

Trọng lượng của vật khí nó được đưa tới độ cao h = 2R so với mặt đất là:
P_h=

= 5N
Đáp số: m = 4,5 kg; P_h = 5 N

5. Hai quả cầu mỗi quả có khối lượng 5 kg, bán kính 50 cm. Hỏi lực hấp dẫn giữa chúng lớn nhất bằng bao nhiêu?
Hướng dẫn giải:
Lực hấp dẫn tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách.
Do đó để lực hấp dẫn giữa chúng là cực đại thì chúng phải tiếp xúc với nhau:
F_hd = = G

= 6,67.10^-11

= 166.75.10^-11N
Đáp số: F_hd = 166.75.10^-11N

6. Hai thiên thể A và B hút nhau bởi một lực 6,67.10³² N. Biết rằng thiên thể A có khối lượng m = 4,472 . 10²² kg và gấp đôi khối lượng thiên thể B. Tính khoảng cách giữa chúng?
Hướng dẫn giải:
Lực hấp dẫn giữa chúng được tính theo công thức;
F_hd = = G