Bài 40:
1. Mở đầu.
2. Các định luật Kepler.
3. Chứng minh định luật Kepler.
4. Bài tập vận dụng.
5. Vệ tinh nhân tạo. Tốc độ vũ trụ.
6. Tr?c nghi?m
1. MỞ ĐẦU:
Các quan điểm: hệ địa tâm, hệ nhật tâm.
HỆ ĐỊA TÂM (Ptô-lê-mê)
Trái đất là trung tâm của vũ trụ
HỆ NHẬT TÂM (Cô-péc-níc)
HỆ NHẬT TÂM (Cô-péc-níc)
Mặt trời là tâm của các hành tinh quay quanh.
II. Các định luật Kê-ple
Định luật I Kê-ple
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 qui luật nào?
II. Các định luật Kê-ple
Định luật I Kê-ple
Đoạn thẳng nối Mặt trời và một hành tinh bất kì quét những diện tích bằng nhau trong những khoảng thời gian như nhau.
s1
s2
s3
II. Các định luật Kê-ple
Định luật II Kê-ple
Tại sao khi đi gần Mặt trời, hành tinh có vận tốc lớn và ngược lại?
Tỉ số giữa lập phương bán trục lớn và bình phương chu kỳ quay là giống nhau cho mọi hành tinh quay quanh Mặt trời
HAY:
II. Các định luật Kê-ple
Định luật III Kê-ple
III. CHỨNG MINH ĐỊNH LUẬT KÊ-PLE
Xét 2 hành tinh 1 và 2 của Mặt trời. Coi quỹ đạo chuyển động của mỗi hành tinh gần đúng là tròn.
Lực hấp dẫn tác dụng lên hành tinh gây ra gia tốc.
Áp dụng định luật II Newton cho hành tinh 1 ta có:
HAY:
SUY RA:
(1)
Khi hành tinh chuyển động xung quanh Mặt trời thì nó chịu tác dụng của lực nào?
Vì (1) không phụ thuộc khối lượng của các hành tinh nên ta có thể áp dụng cho hành tinh thứ 2
(2)
Kết quả trên có phụ thuộc vào khối lượng của các hành tinh không?
(1)
Như vậy ta có:
(2)
(1)
Từ (1) và (2) Suy ra:
Hay:
Vậy:
Ta có:
Nếu biết khoảng cách và chu kì của một vệ tinh bất kì của một thiên thể thì ta có thể xác định được khối lượng của thiên thể đó hay không?
IV. BÀI TẬP VẬN DỤNG
Bài1: Khoảng cách R1 từ Hoả tinh tới Mặt trời lớn hơn 52% khoảng cách R2 giữa Trái đất và Mặt trời.
Hỏi 1 năm trên Hoả tinh bằng bao nhiêu so với 1 năm trên Trái đất?
Một năm là gì?
Một năm là thời gian để hành tinh quay được một vòng quanh Mặt trời.
BÀI GIẢI
Áp dụng định luật III Ke-ple:
HAY:
Suy ra:
Gọi T1 là năm trên Hoả tinh
T2 là năm trên Trái đất
Bài2: Tìm khối lượng MT của Mặt trời từ các dữ kiện của Trái đất: khoảng cách tời Mặt trời r=1,5.1011m, chu kì quay T=365.24.3600 =3,15.107s. Lấy G=6,67.10 -11Nm2/kg2.
BÀI GIẢI
Ta có
Thay số
V. VỆ TINH NHÂN TẠO. TỐC ĐỘ VŨ TRỤ.
1. Vệ tinh nhân tạo
Khi một vật bị ném với một vận tốc có một giá trị đủ lớn, vật sẽ không trở lại mặt đất mà sẽ quay quanh Trái Đất, khi đó nó được gọi là vệ tinh nhân tạo của Trái Đất.
V. VỆ TINH NHÂN TẠO. TỐC ĐỘ VŨ TRỤ.
2. Tốc độ vũ trụ.
Vận tốc đủ lớn để vật trở thành vệ tinh nhân tạo: tốc độ vũ trụ cấp I
Lúc này lực hấp dẫn đóng vai trò lực hướng tâm
Giả sử vệ tinh chuyển động trên quỹ đạo tròn rất gần Trái đất, khối lượng của vệ tinh là m, của Trái đất là M.
Thay số vào ta được:
Ta kí hiệu:
VI : gọi là vận tốc vũ trụ cấp I (Quỹ đạo tròn)
Áp dụng định luật II Newton ta có:
RD là bán kính Trái đất
Khi 7,9 km/s V. VỆ TINH NHÂN TẠO. TỐC ĐỘ VŨ TRỤ.
2. Tốc độ vũ trụ.
Khi vII=11,2 km/s: vận tốc vũ trụ cấp II (quỹ đạo parabol)
V. VỆ TINH NHÂN TẠO. TỐC ĐỘ VŨ TRỤ.
2. Tốc độ vũ trụ.
Khi vIII=16,7 km/s vận tốc vụ trụ cấp III (vệ tinh ra khỏi hệ Mặt trời theo một quỹ đạo Hypebol)
V. VỆ TINH NHÂN TẠO. TỐC ĐỘ VŨ TRỤ.
2. Tốc độ vũ trụ.
C�C N?I DUNG D� H?C
1. Các định luật Kepler.
2. Chứng minh định luật Kepler.
3. Vệ tinh nhân tạo. Tốc độ vũ trụ.
Định luật I Kepler
Định luật II Kepler
Định luật III Kepler
Mọi hành tinh đều chuyển động theo các quỹ đạo elip mà Mặt trời là một tiêu điểm.
Đoạn thẳng nối Mặt trời và một hành tinh bất kì quét những diện tích bằng nhau trong những khoảng thời gian như nhau.
Tỉ số giữa lập phương bán trục lớn và bình phương chu kỳ quay là giống nhau cho mọi hành tinh quay quanh Mặt trời
1) Vệ tinh nhân tạo :
Khi một vật bị ném với một vận tốc có một giá trị đủ lớn, vật sẽ không trở lại mặt đất mà sẽ quay quanh Trái Đất, khi đó nó được gọi là vệ tinh nhân tạo của Trái Đất.
2) Tốc độ vũ trụ :
- Khi vận tốc vI = 7,9 km/s : Vận tốc vũ trụ cấp I Quỹ đạo tròn.
- Khi vận tốc vII = 11,2 km/s : Vận tốc vũ trụ cấp II Quỹ đạo parabol.
- Khi vận tốc vIII = 16,7 km/s : Vận tốc vũ trụ cấp III Vệ tinh có thể thoát ra khỏi hệ Mặt Trời.
Học thuộc các định luật Kepler
Chứng minh được các định luật Kepler
Nắm rõ các tốc độ vũ trụ
Làm các bài tập 1,2 và 3 sách giáo khoa.
Trắc nghiệm
Câu 1: Vận tốc của hành tinh trong chuyển động quanh Mặt trời.
Là hằng số
Nhỏ nhất khi hành tinh gần Mặt trời nhất.
Thay đổi nhưng không phụ thuộc khoảng cách đến Mặt trời.
Nhỏ nhất khi hành tinh xa Mặt trời nhất
29
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Câu 2: Theo định luật Kêple III, chu kỳ chuyển động một vòng quỹ đạo của một hành tinh.
Phụ thuộc khối lượng của hành tinh.
Phụ thuộc bán kính trung bình của quỹ đạo.
Phụ thuộc vận tốc chuyển động của hành tinh.
Giống nhau đối với mọi hành tinh.
29
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
V. HÌNH ẢNH CÁC HÀNH TINH TRONG HỆ MẶT TRỜI
HÌNH ẢNH CỦA TỪNG HÀNH TINH TRONG HỆ MẶT TRỜI
HẢI VƯƠNG TINH
THIÊN VƯƠNG TINH
THỔ TINH
MỘC TINH
HOẢ TINH
TRÁI ĐẤT
KIM TINH
THỦY TINH
MẶT TRỜI
nguon VI OLET
