Tại sao quả táo rơi mà trái đất không rơi
|
Mặt trăng không rơi xuống Trái đất vì nó nằm trong một quỹ đạo. Một trong những điều khó khăn nhất để học về vật lý là khái niệm lực. Chỉ bởi vì có một lực tác động lên vật gì đó không có nghĩa là nó sẽ chuyển động theo hướng của lực. Thay vào đó, lực ảnh hưởng đến chuyển động theo hướng của lực nhiều hơn một chút so với trước đây. Ví dụ: nếu bạn lăn một quả bóng bowling thẳng xuống một làn đường, sau đó chạy lên bên cạnh nó và đá nó về phía rãnh nước, bạn tác dụng một lực về phía rãnh nước, nhưng quả bóng không đi thẳng vào rãnh nước. Thay vào đó, nó tiếp tục đi xuống làn đường, nhưng cũng bắt kịp một chút chuyển động theo đường chéo. Hãy tưởng tượng bạn đang đứng ở rìa của một vách đá cao 100m. Nếu bạn thả một tảng đá ra, nó sẽ rơi thẳng xuống vì nó không có vận tốc đầu, vì vậy vận tốc duy nhất mà nó nâng lên là hướng xuống từ lực hướng xuống. Nếu bạn ném tảng đá ra theo chiều ngang, nó sẽ vẫn rơi, nhưng nó sẽ tiếp tục di chuyển theo chiều ngang và rơi theo một góc. (Góc không đổi - hình dạng là một đường cong được gọi là parabol, nhưng điều đó tương đối không quan trọng ở đây.) Lực hướng thẳng xuống, nhưng lực đó không ngăn đá chuyển động theo phương ngang. Nếu bạn ném đá mạnh hơn, nó sẽ đi xa hơn và rơi ở một góc nông hơn. Lực tác dụng lên nó từ trọng lực là như nhau, nhưng vận tốc ban đầu lớn hơn nhiều và do đó độ lệch ít hơn. Bây giờ, hãy tưởng tượng ném hòn đá thật mạnh để nó đi một km theo phương ngang trước khi chạm đất. Nếu bạn làm điều đó, một cái gì đó hơi mới sẽ xảy ra. Tảng đá vẫn rơi nhưng phải hơn 100m mới rơi xuống đất. Lý do là Trái đất bị cong, và khi tảng đá di chuyển ra ngoài hàng km đó, Trái đất thực sự bị cong bên dưới nó. Trong một km, nó cho thấy Trái đất cong đi khoảng 10 cm - một sự khác biệt nhỏ, nhưng là một sự thật. Khi bạn ném tảng đá thậm chí còn mạnh hơn thế, sự uốn cong của Trái đất bên dưới càng trở nên đáng kể. Nếu bạn có thể ném tảng đá đi 10 km, Trái đất sẽ cong đi 10 mét, và trong 100 km ném trái đất cong đi cả km. Bây giờ hòn đá phải rơi xuống một đoạn rất dài so với vách đá 100m mà nó đã rơi xuống. Hãy xem hình vẽ sau. Nó được tạo ra bởi Isaac Newton, người đầu tiên hiểu được quỹ đạo. IMHO, đó là một trong những biểu đồ vĩ đại nhất từng được tạo ra.
 Điều nó cho thấy rằng nếu bạn có thể ném đá đủ mạnh, Trái đất sẽ cong ra khỏi bên dưới đá nhiều đến mức tảng đá thực sự không bao giờ tiến gần đến mặt đất hơn. Nó đi hết một vòng trong vòng tròn và có thể đập vào đầu bạn! Đây là quỹ đạo. Đó là những gì vệ tinh và mặt trăng đang làm. Chúng tôi thực sự không thể làm điều đó ở đây gần bề mặt Trái đất do sức cản của gió, nhưng trên bề mặt của mặt trăng, nơi không có khí quyển, bạn thực sự có thể có quỹ đạo rất thấp. Đây là cơ chế mà mọi thứ "ở lại" trong không gian. Lực hấp dẫn sẽ yếu đi khi bạn ra xa hơn. Lực hấp dẫn của Trái đất ở mặt trăng yếu hơn nhiều so với ở vệ tinh quỹ đạo trái đất thấp. Vì lực hấp dẫn ở mặt trăng yếu hơn rất nhiều nên mặt trăng quay quanh quỹ đạo chậm hơn nhiều so với Trạm vũ trụ quốc tế. Mặt trăng mất một tháng để đi một vòng. ISS mất vài giờ. Một hệ quả thú vị là nếu bạn đi ra ngoài với khoảng cách vừa phải, khoảng sáu bán kính Trái đất, bạn sẽ đạt đến điểm mà lực hấp dẫn bị suy yếu đủ để một quỹ đạo quay quanh Trái đất mất 24 giờ. Ở đó, bạn có thể có "quỹ đạo không đồng bộ địa lý", một vệ tinh quay xung quanh sao cho nó ở trên cùng một điểm trên đường xích đạo của Trái đất khi Trái đất quay. Mặc dù lực hấp dẫn sẽ yếu đi khi bạn ra xa hơn, nhưng không có khoảng cách nào là giới hạn. Về lý thuyết, lực hấp dẫn kéo dài vĩnh viễn. Tuy nhiên, nếu bạn đi về phía mặt trời, cuối cùng lực hấp dẫn của mặt trời sẽ mạnh hơn lực hấp dẫn của Trái đất, và sau đó bạn sẽ không quay trở lại Trái đất nữa, thậm chí còn thiếu tốc độ quay quỹ đạo. Điều đó sẽ xảy ra nếu bạn đã đi khoảng 0,1% khoảng cách tới mặt trời, hoặc khoảng 250.000 km, hoặc 40 bán kính Trái đất. (Khoảng cách này thực sự nhỏ hơn khoảng cách tới mặt trăng, nhưng mặt trăng không rơi vào Mặt trời vì nó quay quanh mặt trời, giống như chính Trái đất vậy.) Vì vậy, mặt trăng "rơi" về phía Trái đất do lực hấp dẫn, nhưng không tiến lại gần Trái đất hơn vì chuyển động của nó là một quỹ đạo và động lực của quỹ đạo được xác định bởi cường độ của lực hấp dẫn tại khoảng cách đó và bởi định luật chuyển động của Newton. lưu ý: phỏng theo câu trả lời tôi đã viết cho một câu hỏi tương tự trên quora
Trả lời câu hỏi Lực hấp dẫn trang 155 SGK Khoa học lớp 6 Kết nối tri thức – Giải KHTN Bài 43: Trọng lượng – Lực hấp dẫn Trái đất hút quả táo thì quả táo có hút Trái Đất không? Nếu có thì lực này gọi là gì? Trái đất hút quả táo thì quả táo hút Trái Đất. Lực này gọi là lực hấp dẫn. Trang phục của các nhà tu hành vĩ trụ có khối lượng khoảng 50 kg. Tại sao họ vẫn có thể di chuyển dễ dàng trên Mặt Trăng? Vì trên Mặt Trăng, mọi vật chịu lực hấp dẫn nhỏ hơn nhiều lần so với trên Trái Đất.
Vì sao Mặt trăng quanh quanh Trái đất không bị rơi mà vệ tinh nhân tạo lại bị rơi? Quả táo chín trên cây nếu không bị hái sẽ tự rơi xuống đất chứ không bay đi hướng khác. Đó là do tác động sức hút của Trái đất. Mặt trăng là vệ tinh của Trái đất và không ngừng quay quanh Trái đất, mỗi vòng quay là một tháng. Vậy tại sao Mặt trăng không bị rơi xuống? Bạn hãy buộc hòn đá nhỏ vào đầu sợi dây,bạn cầm đầu dây kia và quay mạnh. Nếu bạn không buông tay, hòn đá sẽ không bay mất. Mặt trăng quay quanh Trái đất cũng như hòn đá quay quanh tay bạn, đương nhiên giữa Mặt trăng và Trái đất không có sợi dây nào n lại, "sợi dây" nối liền giữa Mặt trăng và Trái đất chính là "lực vạn vật hấp dẫn" vô hình. Đã có một sức hút, vậy sao Mặt trăng không bị rơi như quả táo chín rơi xuống đất? Trả lời câu hỏi này cũng chính như hòn đá đang quay không thể kéo vào tay được. Bởi vì Mặt trăng đang không ngừng chuyển động, tuy sức hút của Trái đất cố kéo Mặt trăng về phía Trái đất, nhưng tốc độ chuyển động nhanh của Mặt trăng đã khắc phục đwocj sức hút của Trái đất đối với nó bởi thế Mặt trăng mới quay quanh Trái đất chứ không bay đi xa và cũng không bị rơi xuống. Vậy tại sao vệ tinh nhân tạo lại rơi xuống đất? Nguyên nhân là trên độ cao mấy trăm kilomet tồn tại nhiều phân tử thể khí. Những phân tử thể khí đó là sức cản đối với vệ tinh nhân tạo và làm cho vệ tinh nhân tạo giảm dần độ cao. Sức hút của Trái đất cũng hút vệ tinh nhân tạo xuống tầng khí quyển dầy dặc gần Trái đất, cứ như vậy sức cản ngày càng lớn dần và cuối cùng vệ tinh nhân tạo bị rơi xuống. Tác phẩm, tác giả, nguồn
Mọi người đều biết rằng vào mùa thu các trái táo trên cây thường chín vàng, quả chín tự động rụng xuống đất. Các loại trái cây khác cũng vậy, chúng đều rơi xuống đất chứ không bay lên trời. Ngay cả khi bạn ném chúng lên cao, dù ném mạnh như thế nào, cao đến mức nào đi nữa thì điểm dừng vẫn là mặt đất. Đã bao giờ bạn thắc mắc về hiện tượng này chưa? Trên thực tế, quả táo cũng tạo ra một lực hấp dẫn với trái đất. Căn cứ vào nguyên tắc cân bằng giữa lực tác dụng và phản lực, sức hút của quả táo và sức hút của trái đất lớn bằng nhau. Thế tại sao, quả táo lại rơi xuống đất mà không phải là trái đất bị hút vào quả táo. Đó là vì, trọng lượng của trái đất lớn hơn trọng lượng của quả táo rất nhiều, nên quán tính của trái đất cũng sẽ lớn hơn quán tính của quả táo. Thực tế, trái đất cũng di chuyển về phía quả táo, nhưng đó chỉ là một di chuyển cực nhỏ, không dễ nhận thấy được. Do đó, mọi người sẽ thấy quả táo rơi xuống đất chứ không phải là ngược lại. Related |
