Thiên Văn Học

Bài 1: Học thuyết COPERNICUS và định luật VẠN VẬT HẤP DẪN

Phần 1: Học thuyết COPERNICUS

Copernicus tên thật là : Nikolaj Kopernik (1473-1543) – Ông là nhà thiên văn học người Ba lan.
Ông đã đưa ra 6 định đề của hệ thống thiên văn mới. Học thuyết như sau:
Không chỉ có một tâm của vũ trụ
Trái đất không phải là tâm của vũ trụ
Một tâm nào đó của vũ trụ gần với mặt trời
Khoảng cách từ trái đất đến mặt trời nhỏ hơn rất nhiều khoảng cách từ trái đất đến các vì sao
Chuyển động quay xung quanh trục riêng của trái đất là nguyên nhân gây ra chuyển động quay hàng ngày của các vì sao (quanh sao Bắc Đẩu)
Chu kỳ hàng năm trong chuyển động của mặt trời là do chuyển động quay của trái đất quanh mặt trời gây nên.
(có 7 định đề của Copernicus)

Phần 2: Định luật vạn vật hấp dẫn

Giả thuyết:

Ta biết rằng các hành tinh quay quanh mặt trời và các vệ tinh chuyển động quanh hành tinh. Vấn đề đặt ra là lực gì đã đóng vai trò là lực hướng tâm trong các chuyển động ấy? Kepler đã ví mặt trời như một nam châm khổng lồ.
Nhà Bác học vĩ đại :”Isac Niwton” đã phát hiện cái gọi là lực hướng tâm ấy. Ông đã giả thuyết lực tạo cho các hành tinh và các vệ tinh chuyển động tròn có bản chất giống như trọng lực trên mặt đất. Để khẳng định, ông vận dụng vào chuyển động của mặt trăng. Nếu lực giữ cho mặt trăng chuyển động quanh trái đất là lực trọng lực thì gia tốc hướng tâm của mặt trăng phải là gia tốc hấp dẫn của trái đất lên mặt trăng.

Chứng minh

Tại mặt đất gia tốc trọng trường là g=9,8 m/s2. Biết mặt trăng ở cách trái đất là khoảng 60 lần bán kính trái đất, nên tại mặt trăng thì gia tốc trọng trường g tại mỗi điểm tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách từ điểm đó đến tâm trái đất.

g’ = g/602 = 9,81/3600=0,0027 m/s2

g’ = w2R=(2.3,14/T)2.R

Mặt khác, gia tốc hướng tâm của mặt trăng cũng được tính trực tiếp theo công thức cơ học.
Trong đó T là chu kỳ chuyển động của mặt trăng quanh trái đất (T=2,73 ngày). R là bán kính quỹ đạo cảu mặt trăng (R=60,673 Km).
Thay các giá trị T và R vào biểu thức trên ta được:

g’ = (2.3,14/T)2.R = 0,0027

Kết quả như nhau về giá trị của g` tính theo hai cách trên, chứng tỏ lực buộc mặt trăng chuyển động quanh trái đất chính là trọng lực. Dẽ dàng suy luận thêm rằng lực buộc các hành tinh chuyển động quanh mặt trời cũng có bản chất như trọng lực.

Kết luận

Từ đó, Niwton đã phát biểu một định luật chung của tự nhiên, gọi là định luật “ Vạn vật hấp dẫn”
Định luật này được phát biểu như sau: “Các vật trong vũ trụ đều hấp dẫn nhau. Lực hấp dẫn giữa hai vật tỉ lệ thuận với tích khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.”
Biểu thức toán học của định luật như sau:

F= -G. (M.m/r2)

Hằng số hấp dẫn G = 6,67.1011 Nm2/kg2