Bạn có biết tại sao khi chúng ta thả một vật từ tay xuống thì vật đó lại rơi? Tại sao mỗi lần bạn nhảy lên cao thì lại rơi xuống đất? Đó chính là do lực hấp dẫn của Trái Đất tác động lên. Vì vậy, hôm nay Kiến thức THPT sẽ cùng các bạn khám phá trọng lực là gì? Công thức tính trọng lực như thế nào? Ngoài ra, chúng ta cũng sẽ tìm hiểu về tầm quan trọng của trọng lực và giải một số bài tập liên quan.
Trọng lực là gì?
Trọng lực là lực mà Trái Đất tác dụng lên các vật
– Trọng lực là lực mà Trái Đất tác dụng lên các vật.
– Tất cả các vật trên Trái Đất đều chịu tác dụng của lực hút này.
– Trọng lực có các đặc điểm sau:
- Điểm đặt: tại trọng tâm của vật
- Phương: thẳng đứng
- Chiều: hướng về phía Trái Đất
- Độ lớn của trọng lực (trọng lượng): P = mg
Công thức tính trọng lực
\(\vec{P} = m \cdot \vec{g}\)
Trong đó:
+ \(\vec{P}\) là trọng lực (N).
+ m là kí hiệu khối lượng (kg).
+ g là gia tốc trọng trường (m/s2).
Vai trò của trọng lực đối với trái đất
Vai trò của trọng lực đối với trái đất
Đã bao giờ bạn tự hỏi: Điều gì sẽ xảy ra khi trọng lực hay lực hút của trái đất biến mất?
Quả táo bị rụng có còn rơi xuống đất nữa không, bạn còn đứng yên trên mặt đất nữa không? Đơn giản khi không còn lực hút nữa, bất cứ vật gì bên ngoài không gắn với nền đất sẽ bay vào không gian. Những người đang ở bên ngoài, khi trọng lực mất đi sẽ bị thổi bay trong chớp mắt. Còn những người đang trú trong tòa nhà sẽ an toàn hơn nhưng không lâu, sớm hay muộn cũng sẽ bị kéo bay đi.
Thêm nữa, một trong những người bạn thân nhất của trái đất là mặt trăng sẽ biến mất. Bởi điều duy nhất giữ mặt trăng không bị trôi đi và trở thành vệ tinh nằm trên quỹ đạo của nó chính là lực hút của trái đất.
Bầu khí quyển và đại dương, biển, sông, hồ… được giữ nguyên nhờ trọng lực trong trái đất, nếu mất đi trọng lực bầu khí quyển sẽ nhanh chóng trôi vào không gian. Điều đó cũng có nghĩa chúng ta không còn không khí để thở.
Tóm lại mọi thứ trên trái đất sẽ bay vào không gian và không thể tồn tại nữa.
Do đó, cuộc sống của toàn bộ con người, sinh vật trên trái đất này không thể tồn tại được nếu thiếu trọng lực. Trọng lực vô cùng quan trọng với trái đất này.
Kiến thức mở rộng về trọng lực
– Theo Niu – tơn thì trọng lực mà Trái Đất tác dụng lên một vật là lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vật đó. Độ lớn của trọng lực (tức trọng lượng) bằng:
Trong đó:
- m là khối lượng của vật (kg)
- M và R là khối lượng và bán kính của Trái Đất
- h là độ cao của vật so với mặt đất (m)
Từ (1), ta tính được:
+ Gia tốc trọng trường độ cao h: 
+ Gia tốc trọng trường ở gần mặt đất: (h << R):
Một số bài tập về trọng lực Vật lý 10 – Kết nối tri thức
Bài tập 1: Xác định trọng lực
Một vật có khối lượng m = 5 kg. Biết gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s2. Hãy xác định độ lớn của trọng lực tác dụng lên vật.
Áp dụng công thức tính trọng lực:
F = m × gThay số:
F = 5 × 9,8 = 49 NĐáp án: F = 49 N
Bài tập 2: Liên hệ giữa trọng lực và khối lượng
Một vật chịu tác dụng của trọng lực F = 78,4 N. Hỏi khối lượng của vật là bao nhiêu? Biết g = 9,8 m/s2.
Từ công thức trọng lực:
m = F / gThay số:
m = 78,4 / 9,8 = 8 kgĐáp án: m = 8 kg
Bài tập 3: Tính gia tốc trọng trường
Một vật có khối lượng m = 10 kg chịu tác dụng của lực trọng trường F = 98 N. Hãy tính gia tốc trọng trường tại vị trí của vật.
Công thức trọng lực:
g = F / mThay số:
g = 98 / 10 = 9,8 m/s2Đáp án: g = 9,8 m/s2
Bài tập 4: Trọng lượng trên Mặt Trăng
Biết rằng gia tốc trọng trường trên Mặt Trăng là gMặt Trăng = 1,6 m/s2. Một vật có khối lượng m = 50 kg. Hãy tính trọng lực tác dụng lên vật trên Mặt Trăng.
Công thức tính trọng lực:
FMặt Trăng = m × gMặt TrăngThay số:
FMặt Trăng = 50 × 1,6 = 80 NĐáp án: FMặt Trăng = 80 N
Bài tập 5: So sánh trọng lực ở các hành tinh
Một vật có khối lượng m = 12 kg. Biết gia tốc trọng trường trên Trái Đất là g = 9,8 m/s2 và trên Sao Hỏa là gSao Hỏa = 3,7 m/s2. Hãy so sánh trọng lực tác dụng lên vật ở hai hành tinh này.
Trọng lực trên Trái Đất:
FTrái Đất = m × g = 12 × 9,8 = 117,6 NTrọng lực trên Sao Hỏa:
FSao Hỏa = m × gSao Hỏa = 12 × 3,7 = 44,4 NSo sánh: FTrái Đất > FSao Hỏa. Trọng lực trên Trái Đất lớn hơn trên Sao Hỏa.
Đáp án: FTrái Đất = 117,6 N, FSao Hỏa = 44,4 N
Bài tập 6: Vật rơi tự do
Một vật có khối lượng m = 2 kg được thả rơi tự do từ độ cao h = 20 m. Bỏ qua sức cản của không khí. Tính thời gian rơi và vận tốc của vật khi chạm đất. Biết g = 9,8 m/s2.
– Thời gian rơi:
t = √(2h / g)Thay số:
t = √(2 × 20 / 9,8) ≈ 2,02 s– Vận tốc khi chạm đất:
v = g × tv = 9,8 × 2,02 ≈ 19,8 m/sĐáp án: Thời gian rơi t ≈ 2,02 s, vận tốc v ≈ 19,8 m/s
Bài viết trên đã phần nào giải thích kỹ lý thuyết bài trọng lực là gì? Công thức trọng lực như thế nào. Có lẽ hầu hết chúng ta đều cảm nhận được tầm quan trọng của trọng lực trong đời sống. Ngoài ra các em nên ghi nhớ kỹ công thức tính trọng lực để áp dụng vào giải các bài tập liên quan.Chúc các em học tốt.
>> Xem thêm:
Tác giả:
thaovy
Chào các bạn! Mình là Thảo Vy - Sinh viên K28 - Đại học Sư phạm Hà Nội. Với nhiều năm kinh nghiệm giảng dạy, chuyên môn vững vàng, phương pháp sư phạm hiện đại và nhiệt huyết làm nghề hy vọng sẽ giúp các em đạt kết quả tốt nhất.
