Bạn có bao giờ tự hỏi tại sao khi mở vòi nước, nước lại chảy theo chiều từ trên xuống dưới mà không phải là ngược lại hoặc bắn tứ tung? Tại sao con người có thể đứng vững trên mặt đất mà không bị bay sang hành tinh khác khi Trái Đất di chuyển? Để có thể lý giải được những câu hỏi này, hãy cùng chúng tôi tìm hiểu xem trọng lực là gì và những đặc điểm, vai trò của trọng lực nhé!

Khái niệm trọng lực và các đại lượng liên quan đến trọng lực

Để có thể hiểu và tính toán được trọng lực của một vật thể thì ngoài khái niệm trọng lực, chúng ta còn cần hiểu về lực, lực hấp dẫn,…

Lực

Trong vật lý, lực được coi là bất kỳ ảnh hưởng nào khiến cho vật bị thay đổi, bao gồm cả thay đổi hướng, chuyển động, thay đổi cấu trúc hình học,… Hiểu một cách đơn giản, lực chính là nguyên nhân khiến cho một vật có khối lượng bị thay vận tốc, biến dạng vật thử…

Lực là đại lượng vectơ – đặc trưng cho tác dụng của vật này lên một vật khác, tạo ra gia tốc (g) hoặc khiến vật bị biến dạng. Đơn vị của lực theo quy chuẩn Quốc tế là Newton (kí hiệu N).

Trọng lực là gì?

Trọng lực là lực hút của Trái Đất tác dụng lên vật với phương thẳng đứng, chiều hướng về tâm của Trái Đất. Trọng lực được tính bằng khối lượng của vật và gia tốc tự do ở nơi đặt vật.

Nhiều người bị nhầm lẫn khi nghĩ rằng trọng lượng và trọng lực là một. Điều này là sai lầm mà chúng ta sẽ cùng nhau giải đáp trong các phần sau của bài viết nhé!

Lực hấp dẫn là gì?

Lực hấp dẫn sẽ hút 2 vật về phía nhau đây cũng là lực khiến cho các hành tinh, ngôi sao quay xung quanh Mặt Trời. Lực hấp dẫn cũng khiến cho quả táo, hòn đá… rơi xuống mặt đất chứ không phải bay lên trời. Vật có khối lượng càng lớn thì lực hấp dẫn càng lớn.

Đặc điểm của trọng lực là gì?

Một số đặc điểm quan trọng của trọng lực mà bạn cần chú ý như:

• Được xác định bằng cách tính khối lượng của vật với gia tốc tự do tại vị trí đặt vật. Với hướng của trọng lực theo phương thẳng đứng, chiều từ trên hướng về phía tâm Trái Đất.
• Khi cầm một vật trên tay mà buông vật đó ra thì nó sẽ rơi xuống đất là do tác động của trọng lực lên vật. Khi đó, trọng lực đã sinh công với đặc điểm là không phụ thuộc dạng đường đi mà phụ thuộc vào trọng lực và hiệu độ cao của 2 đầu quỹ đạo.
• Lực thế là lực có công không phụ thuộc vào dạng quỹ đạo và chỉ phụ thuộc vào vị trí của 2 điểm đầu – cuối quỹ đạo (lực bảo toàn).

Vậy công thức để tính trọng lực là gì?

Có thể tính trọng lực với công thức như sau:

P = m*g

Trong đó:

• m là khối lượng của vật cần tính trọng lực (đơn vị: Kg)
• g là gia tốc trọng trường của vật đó tại vị trí (đơn vị: m/s2). Khi sử dụng đơn vị mét thì g thường bằng 9.8m/a2 và đây cũng là đơn vị chuẩn quốc tế, áp dụng cho hầu hết các bài tập.

Khi thực hiện tính toán trọng lực là gì, chúng ta cần xác định được gia tốc trọng trường của vật đó. Trên bề mặt Trái Đất thì gia tốc g = 9.8 m/s2 và tùy theo các vị trí mà gia tốc g có thể thay đổi khác nhau.

Theo đó, gia tốc trọng trường tại Mặt Trăng chỉ khoảng 1.622m/s2 bằng 1/6 gia tốc Trái Đất nên trọng lượng trên Mặt Trăng chỉ bằng 1/6 trọng lượng trên Trái Đất. Gia tốc trên Mặt Trời là khoảng 274m/s2 và gấp khoảng 28 lần so với Trái Đất.

Cách phân biệt trọng lượng và trọng lực

Có khá nhiều người nhầm lẫn giữa trọng lực và trọng lượng và cách để phân biệt được trọng lượng và trọng lực là gì, người ta sẽ dựa vào khái niệm của chúng:

• Trọng lực là lực hấp dẫn – lực hút của Trái Đất lên 1 vật nào đó và thường được sử dụng để chỉ các hiện tượng diễn ra xung quanh vật có khối lượng.
• Trọng lượng là độ lớn của lực hút Trái Đất hay chính là độ lớn của trọng lực tác dụng lên vật đó. Vì thế, trọng lượng của vật thay đổi theo độ cao, càng lên cao trọng lượng càng giảm.

Vai trò của trọng lực là gì đối với Trái Đất?

Nếu lực hút của Trái Đất không còn thì bất cứ vật gì không gắn liền với nền đất cũng sẽ bị bay vào trong không gian. Nếu bạn đứng ở ngoài đường khi trọng lực mất đi, bạn sẽ bị thổi bay trong tích tắc. Còn nếu bạn đang ở trong nhà thì sớm hay muộn cũng sẽ bị kéo bay thôi.

Ngoài ra, khi Trái Đất mất đi lực hút thì Mặt Trăng cũng sẽ không còn là vệ tinh, không quay quanh Trái Đất với một quỹ đạo nhất định. Điều này sẽ ảnh hưởng đến bầu khí quyển, nước trên bề mặt địa cầu.

Khi mất đi trọng lực, bầu khí quyển sẽ bị trôi vào không gian và chúng ta cũng sẽ không còn không khí để thở. Nói chung, khi không còn trọng lực, lực hấp dẫn thì cuộc sống của loài người và các sinh vật khác đều không thể tồn tại được.

Các bài tập vận dụng liên quan đến trọng lực là gì?

Trọng lực, trọng lượng là một nội dung khá quan trọng trong chương trình vật lý. Dưới đây là một số dạng bài tập cơ bản giúp các bạn học sinh nắm rõ hơn về nội dung này!

Câu hỏi trắc nghiệm

Câu hỏi 1: Một chiếc tàu thủy có thể nổi trên mặt nước là nhờ những lực nào trong các lực dưới đây?

A. Trọng lực của Trái Đất hút tàu thủy xuống phía dưới

B. Lực nâng của nước đẩy tàu thủy lên

C. Nhờ cả trọng lực của Trái Đất và lực nâng của nước, 2 lực cân bằng khiến cho tàu thủy nổi được.

D. Lực hút của Trái Đất, lực nâng của mặt nước, lực đẩy của chân vịt.

→ Đáp án: C

Câu hỏi 2: So sánh quả cân có khối lượng 1kg và tập giấy cũng có khối lượng 1kg:

A. Tập giấy sẽ có trọng lượng lớn hơn quả cân

B. Quả cân có trọng lượng lớn hơn tập giấy

C. Quả cân và tập giấy bằng nhau về trọng lượng

D. Thể tích của quả cân và tập giấy là bằng nhau

→ Đáp án: C. Khi đem so sánh 2 đồ vật có khối lượng bằng nhau thì trọng lượng của chúng cũng bằng nhau.

Câu hỏi 3: Đâu là ví dụ đúng về trọng lực có thể làm cho 1 vật đang đứng yên chuyển động?

A. Viên gạch được thả từ trên cao rơi xuống mặt đất

B. Một chiếc hòm được tay kéo trượt trên mặt sàn nằm ngang

C. Một quả bóng được chân đá lăn trên sân

D. Trái banh được ném và bay lên cao

→ Đáp án: A. Khi thả rơi tự do thì trọng lực sẽ khiến cho vật đó rơi thẳng xuống đất.

Bài tập tính toán về trọng lực là gì?

Bài tập 1: Khối lượng của Mặt Trăng nhỏ hơn Trái Đất 81 lần, khoảng cách từ tâm Mặt Trăng đến tâm Trái Đất gấp 60 lần bán kính của Trái Đất. Lực hút của Trái Đất và Mặt Trăng tác dụng vào 1 vật sẽ bằng nhau tại điểm nào (nằm trên đường thẳng nối tâm của chúng?

→ Lời giải:

Ta gọi khối lượng của Mặt Trăng là M thì khối lượng Trái Đất sẽ là 81M.

Gọi bán kính Trái Đất là R ⇒ Khoảng cách từ tâm Trái Đất và tâm Mặt Trăng là 60R.

Gọi h là khoảng cách của điểm A cần tìm đến tâm Trái Đất. Vậy khoảng cách từ điểm A đó đến tâm Mặt Trăng sẽ là: 60R – h (điều kiện R, h > 0).

Theo đề bài, ta có lực hút của Trái Đất lên vật A cũng bằng lực hút từ Mặt Trăng tác dụng lên vật A:

 = 

⇒ h = 54R

Bài tập 2: Cho gia tốc trọng trường là 9.8m/s2, hãy tính gia tốc trọng trường trên sao Hỏa. (Biết khối lượng của sao Hỏa bằng 10% khối lượng Trái Đất, bán kính sao Hỏa bằng 0.53 bán kính Trái Đất).

→ Lời giải:

Ta có mối quan hệ giữa khối lượng của sao Hỏa và khối lượng của Trái Đất là:

MHỏa = 0.1MTĐ

Mối quan hệ giữa bán kính sao Hỏa và bán kính Trái Đất là:

RHỏa = 0.53RTĐ

Từ đó suy ra, gia tốc của sao Hỏa là:

gHỏa =  =  = 3.5m/s2

Kết luận

Vừa rồi Maytaoamcongnghiep và bạn đã cùng nhau tìm hiểu về khái niệm trọng lực là gì cũng như những đặc điểm, công thức tính của trọng lực. Mong rằng bài viết sẽ giúp bạn hiểu hơn về trọng lực và có thể dễ dàng giải các bài tập có liên quan!