Bài 40. Các định luật Kê-ple. Chuyển động của vệ tinh

- 0 / 0
(Tài liệu chưa được thẩm định)
Nguồn:
Người gửi: Trần Thị Trúc Linh
Ngày gửi: 13h:05' 24-03-2016
Dung lượng: 5.8 MB
Số lượt tải: 131
Nguồn:
Người gửi: Trần Thị Trúc Linh
Ngày gửi: 13h:05' 24-03-2016
Dung lượng: 5.8 MB
Số lượt tải: 131
Số lượt thích:
0 người
Phát biểu và viết biểu thức của định luật vạn vật hấp dẫn.
Lực hấp dẫn giữa 2 điểm bất kỳ tỉ lệ thuận với tích của các khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.
2
2. Viết công thức gia tốc hướng tâm trong chuyển động tròn đều
Mà:
Ta viết được dưới dạng:
3
Bài 40:
CÁC ĐỊNH LUẬT KEPLER.
CHUYỂN ĐỘNG CỦA VỆ TINH
4
Mặt trời mọc… hướng Đông
… rồi lại lặn… hướng Tây.
1. Mở đầu:
5
Ban đêm có sao …
… có trăng, …
Trăng tròn …
… rồi lại khuyết
Nhằm hướng tới giải thích các hiện tượng, và nghiên cứu những thiên thể̉ tồn tại trong vũ trụ (như các sao, các hành tinh, vệ tinh …). Môn thiên văn học đã ra đời.
- Từ năm 140 sau công nguyên (trong thế kỷ II), Ptôlêmê đề xuất ra thuyết Địa tâm, lưu hành rộng rãi và thống trị trong suốt đến những năm 1543. Quan điểm của ông coi Trái Đất là trung tâm vũ trụ.
6
Khi môn thiên văn học mới ra đời thì người cổ xưa quan niệm thế nào về vũ trụ?
7
- Mô hình vũ trụ địa tâm Ptôlêmê
8
Mặt trời
Thuỷ Tinh
Kim tinh
Trái đất
Hỏa tinh
Mộc tinh
Thổ tinh
Thiên vương tinh
Hải vương tinh
Đây chính là mô hình Hệ Mặt Trời theo Thuyết Nhật Tâm của N. Côpécníc
Thuyết nhật tâm của
Co-pec-nic
1543-TĐ chỉ là 1 trong nhiều hành tinh quay quanh MT
1. Mở đầu:
- Thiên văn học là một ngành khoa học nghiên cứu những vật thể, hiện tượng trong vũ trụ.
- Các quan điểm : Hệ địa tâm của Ptô-lê-mê( từ năm 140 SCN), hệ nhật tâm của Cô-péc-nic( 1543)
-Năm 1619 Kê-ple đã tìm ra ba định luật mô tả chuyển động của các hành tinh=> Đã đặt một nền móng khoa học vững chắc cho Thiên văn học
9
10
F1
F2
O
b
a
M
a: bán trục lớn
b: bán trục nhỏ
F1 F2 :Hai tiêu điểm của elip, chúng nằm đối xứng
với hai trục lớn sao cho:MF1 + MF2 = 2a = hằng số
SƠ LƯỢC VỀ ELIP
11
2. Các định luật KÊ-PLE:
Định luật I Kepler:
Mọi hành tinh đều chuyển động theo các quỹ đạo elip mà Mặt Trời là một tiêu điểm.
Các hành tinh nói chung hay Trái Đất nói riêng chuyển động theo quy luật nào?
12
Định luật II Kêple :
Đoạn thẳng nối Mặt Trời và một hành tinh bất kỳ quét những diện tích bằng nhau trong những khoảng thời gian như nhau.
∆t1
∆t2
∆t3
Với: ∆t1=∆t2=∆t3
Thì: S1= S2= S3
S3
S1
S2
13
Định luật III Kêple :
Tỉ số giữa lập phương bán trục lớn và bình phương chu kì quay là giống nhau cho mọi hành tinh quay quanh Mặt Trời.
Đối với hai hành tinh bất kỳ :
3. Bài tập vận dụng:
1. Khoảng cách R1 từ Hỏa tinh tới Mặt Trời lớn hơn 52% khoảng cách R2 giữa Trái Đất và Mặt Trời. Hỏi một năm trên Sao Hoả bằng bao nhiêu so với một năm trên Trái Đất ?
14
BÀI GIẢI
15
Gọi T1 và T2 lần lượt là chu kỳ quay; R1 và R2 là bán kính quỹ đạo của Sao Hỏa và Trái Đất
Vì R1 lớn hơn R2 một lượng là 52% R2.
Suy ra: R1 = R2 + 52%R2 = 1,52R2
Áp dụng biểu thức gần đúng của định luật III.
Ta có:
Thay R1 = 1,52R2 ta được:
Suy ra
Một năm trên Hoả tinh bằng 1,87 năm trên Trái đất
16
Bài 2: Tìm khối lượng MT của Mặt trời từ các dữ kiện của Trái đất: khoảng cách tới Mặt trời
r = 1,5.1011m, chu kì quay T = 3,15.107s.
Lấy G = 6,67.10-11Nm2/kg2.
Bài giải: Lực hấp dẫn giữa Trái đất và Mặt trời đóng vai trò là lực hướng tâm giữ cho Trái đất chuyển động theo quỹ đạo gần tròn quanh Mặt trời.
Suy ra:
hay
Thay số, ta được MT = 2.1030kg
17
4.Vệ tinh nhân tạo.Tốc độ vũ trụ:
Trong hệ Mặt Trời, các thiên thể chuyển động xung quanh Mặt Trời gọi là hành tinh; những thiên thể chuyển động xung quanh hành tinh gọi là vệ tinh.
Vệ tinh tự nhiên: là những thiên thể vốn đã chuyển động quanh hành tinh từ trước đến giờ, không có sự tác động gì của con người.
Chẳng hạn: Mặt Trăng là vệ tinh tự nhiên duy nhất của Trái Đất.
18
Vệ tinh nhân tạo:
(1)
(2)
(3)
Trường hợp thứ (3), vật không rơi trở lại, mà chuyển động xung quanh Trái Đất. Khi đó nó được gọi là vệ tinh nhân tạo của Trái Đất.
19
20
Các loại vệ tinh: Vệ tinh vũ trụ, Vệ tinh thông tin, Vệ tinh quan sát Trái Đất , Vệ tinh hoa tiêu , Vệ tinh trinh sát , Vệ tinh năng lượng Mặt trời , Vệ tinh thời tiết , Vệ tinh sinh học…
Nếu v = vI = 7,9 km/s: vận tốc vũ trụ cấp I Quỹ đạo tròn
Tốc độ vũ trụ cấp I:
=>
Giả sử vệ tinh chuyển động trên quỷ đạo tròn gần Trái Đất. Khối lượng của vệ tinh là m, của Trái Đất là M. Áp dụng định luật Ⅱ Newton ta có: Fht= m.aht
22
Nếu vật được ném với vận tốc v sao cho: 7,9(km/s) Nếu v= vII= 11,2km/s (vận tốc vũ trụ cấp II), vệ tinh đi xa khỏi Trái đất theo quỹ đạo parabol và trở thành hành tinh nhân tạo của Mặt trời.
- Vận tốc vũ trụ cấp II:
Nếu vật được ném với vận tốc
v = vIII = 16,7km/s (vận tốc vũ trụ cấp III), vệ tinh thoát khỏi hệ Mặt trời theo quỹ đạo hyperbol.
Vận tốc vũ trụ cấp III:
HỆ MẶT TRỜI
DẢI NGÂN HÀ
V
MẶT TRỜI VÀ MẶT TRĂNG
Lực hấp dẫn tác dụng lên hành tinh ra gây gia tốc này. Theo định luật II Niu-tơn, áp dụng đối với hành tinh 1, ta có:
* Chứng minh định luật Kê – ple III
Xét hai hành tinh 1 và 2 của hệ Mặt Trời. Coi quỹ đạo chuyển động của mỗi hành tinh gần đúng là tròn thì gia tốc hướng tâm là:
Hay
29
Vì kết quả không phụ thuộc vào khối lượng của các hành tinh nên ta có thể áp dụng cho hành tinh 2.
So sánh HT 2 và HT 1 ta tìm ra được CT cho định luật III keple
Lực hấp dẫn giữa 2 điểm bất kỳ tỉ lệ thuận với tích của các khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.
2
2. Viết công thức gia tốc hướng tâm trong chuyển động tròn đều
Mà:
Ta viết được dưới dạng:
3
Bài 40:
CÁC ĐỊNH LUẬT KEPLER.
CHUYỂN ĐỘNG CỦA VỆ TINH
4
Mặt trời mọc… hướng Đông
… rồi lại lặn… hướng Tây.
1. Mở đầu:
5
Ban đêm có sao …
… có trăng, …
Trăng tròn …
… rồi lại khuyết
Nhằm hướng tới giải thích các hiện tượng, và nghiên cứu những thiên thể̉ tồn tại trong vũ trụ (như các sao, các hành tinh, vệ tinh …). Môn thiên văn học đã ra đời.
- Từ năm 140 sau công nguyên (trong thế kỷ II), Ptôlêmê đề xuất ra thuyết Địa tâm, lưu hành rộng rãi và thống trị trong suốt đến những năm 1543. Quan điểm của ông coi Trái Đất là trung tâm vũ trụ.
6
Khi môn thiên văn học mới ra đời thì người cổ xưa quan niệm thế nào về vũ trụ?
7
- Mô hình vũ trụ địa tâm Ptôlêmê
8
Mặt trời
Thuỷ Tinh
Kim tinh
Trái đất
Hỏa tinh
Mộc tinh
Thổ tinh
Thiên vương tinh
Hải vương tinh
Đây chính là mô hình Hệ Mặt Trời theo Thuyết Nhật Tâm của N. Côpécníc
Thuyết nhật tâm của
Co-pec-nic
1543-TĐ chỉ là 1 trong nhiều hành tinh quay quanh MT
1. Mở đầu:
- Thiên văn học là một ngành khoa học nghiên cứu những vật thể, hiện tượng trong vũ trụ.
- Các quan điểm : Hệ địa tâm của Ptô-lê-mê( từ năm 140 SCN), hệ nhật tâm của Cô-péc-nic( 1543)
-Năm 1619 Kê-ple đã tìm ra ba định luật mô tả chuyển động của các hành tinh=> Đã đặt một nền móng khoa học vững chắc cho Thiên văn học
9
10
F1
F2
O
b
a
M
a: bán trục lớn
b: bán trục nhỏ
F1 F2 :Hai tiêu điểm của elip, chúng nằm đối xứng
với hai trục lớn sao cho:MF1 + MF2 = 2a = hằng số
SƠ LƯỢC VỀ ELIP
11
2. Các định luật KÊ-PLE:
Định luật I Kepler:
Mọi hành tinh đều chuyển động theo các quỹ đạo elip mà Mặt Trời là một tiêu điểm.
Các hành tinh nói chung hay Trái Đất nói riêng chuyển động theo quy luật nào?
12
Định luật II Kêple :
Đoạn thẳng nối Mặt Trời và một hành tinh bất kỳ quét những diện tích bằng nhau trong những khoảng thời gian như nhau.
∆t1
∆t2
∆t3
Với: ∆t1=∆t2=∆t3
Thì: S1= S2= S3
S3
S1
S2
13
Định luật III Kêple :
Tỉ số giữa lập phương bán trục lớn và bình phương chu kì quay là giống nhau cho mọi hành tinh quay quanh Mặt Trời.
Đối với hai hành tinh bất kỳ :
3. Bài tập vận dụng:
1. Khoảng cách R1 từ Hỏa tinh tới Mặt Trời lớn hơn 52% khoảng cách R2 giữa Trái Đất và Mặt Trời. Hỏi một năm trên Sao Hoả bằng bao nhiêu so với một năm trên Trái Đất ?
14
BÀI GIẢI
15
Gọi T1 và T2 lần lượt là chu kỳ quay; R1 và R2 là bán kính quỹ đạo của Sao Hỏa và Trái Đất
Vì R1 lớn hơn R2 một lượng là 52% R2.
Suy ra: R1 = R2 + 52%R2 = 1,52R2
Áp dụng biểu thức gần đúng của định luật III.
Ta có:
Thay R1 = 1,52R2 ta được:
Suy ra
Một năm trên Hoả tinh bằng 1,87 năm trên Trái đất
16
Bài 2: Tìm khối lượng MT của Mặt trời từ các dữ kiện của Trái đất: khoảng cách tới Mặt trời
r = 1,5.1011m, chu kì quay T = 3,15.107s.
Lấy G = 6,67.10-11Nm2/kg2.
Bài giải: Lực hấp dẫn giữa Trái đất và Mặt trời đóng vai trò là lực hướng tâm giữ cho Trái đất chuyển động theo quỹ đạo gần tròn quanh Mặt trời.
Suy ra:
hay
Thay số, ta được MT = 2.1030kg
17
4.Vệ tinh nhân tạo.Tốc độ vũ trụ:
Trong hệ Mặt Trời, các thiên thể chuyển động xung quanh Mặt Trời gọi là hành tinh; những thiên thể chuyển động xung quanh hành tinh gọi là vệ tinh.
Vệ tinh tự nhiên: là những thiên thể vốn đã chuyển động quanh hành tinh từ trước đến giờ, không có sự tác động gì của con người.
Chẳng hạn: Mặt Trăng là vệ tinh tự nhiên duy nhất của Trái Đất.
18
Vệ tinh nhân tạo:
(1)
(2)
(3)
Trường hợp thứ (3), vật không rơi trở lại, mà chuyển động xung quanh Trái Đất. Khi đó nó được gọi là vệ tinh nhân tạo của Trái Đất.
19
20
Các loại vệ tinh: Vệ tinh vũ trụ, Vệ tinh thông tin, Vệ tinh quan sát Trái Đất , Vệ tinh hoa tiêu , Vệ tinh trinh sát , Vệ tinh năng lượng Mặt trời , Vệ tinh thời tiết , Vệ tinh sinh học…
Nếu v = vI = 7,9 km/s: vận tốc vũ trụ cấp I Quỹ đạo tròn
Tốc độ vũ trụ cấp I:
=>
Giả sử vệ tinh chuyển động trên quỷ đạo tròn gần Trái Đất. Khối lượng của vệ tinh là m, của Trái Đất là M. Áp dụng định luật Ⅱ Newton ta có: Fht= m.aht
22
Nếu vật được ném với vận tốc v sao cho: 7,9(km/s)
- Vận tốc vũ trụ cấp II:
Nếu vật được ném với vận tốc
v = vIII = 16,7km/s (vận tốc vũ trụ cấp III), vệ tinh thoát khỏi hệ Mặt trời theo quỹ đạo hyperbol.
Vận tốc vũ trụ cấp III:
HỆ MẶT TRỜI
DẢI NGÂN HÀ
V
MẶT TRỜI VÀ MẶT TRĂNG
Lực hấp dẫn tác dụng lên hành tinh ra gây gia tốc này. Theo định luật II Niu-tơn, áp dụng đối với hành tinh 1, ta có:
* Chứng minh định luật Kê – ple III
Xét hai hành tinh 1 và 2 của hệ Mặt Trời. Coi quỹ đạo chuyển động của mỗi hành tinh gần đúng là tròn thì gia tốc hướng tâm là:
Hay
29
Vì kết quả không phụ thuộc vào khối lượng của các hành tinh nên ta có thể áp dụng cho hành tinh 2.
So sánh HT 2 và HT 1 ta tìm ra được CT cho định luật III keple
 







Các ý kiến mới nhất