Vật lí - Các khái niệm và quan hệ (Phần 4) pdf

Vật lí - Các khái niệm và quan hệ
(Phần 4)
1.7 Vật rơi tự do


Thí nghiệm đồng xu và cái lông chim
Galileo đã làm thí nghiệm trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Một trong
những thí nghiệm của ông về cơ học là cho lăn những quả cầu xuống
một tấm ván nghiêng bằng gỗ (Hình 1.13b). Ông tìm thấy bình phương
của thời gian để một quả cầu đi tới chân dốc nghiêng tỉ lệ với chiều dài
của dốc. Ông còn quan sát thấy thời gian để một quả cầu đi tới chân dốc
nghiêng độc lập với khối lượng của nó; nghĩa là, những vật nhẹ và
những vật nặng đều đi tới chân dốc cùng một lúc khi được thả ra từ cùng
một độ cao. Bằng cách sử dụng ván nghiêng ở những góc khác nhau,
Galileo đã ngoại suy những kết quả của ông cho một quả cầu rơi theo
phương thẳng đứng. Ông kết luận rằng nếu hai vật có khối lượng khác
nhau được thả ra từ cùng một độ cao, chúng sẽ chạm đất cùng một lúc
(xem Hình 1.14)
+ Phóng to hình
Ngày nay, chúng ta dễ dàng xác nhận các kết quả của Galileo bằng cách
tiến hành thí nghiệm trình diễn đồng xu và cái lông chim. Một đồng xu
và một cái lông chim được đưa vào bên trong một ống thủy tinh dài có
một cái lỗ tại một đầu, lỗ này nối với một máy bơm chân không. Nếu
cho đồng xu và cái lông chim rơi trong ống chứa đầy không khí, chúng
sẽ không chạm đáy ống cùng một lúc. Đồng tiền xu sẽ chạm đáy trước
và cái lông chim sẽ từ từ lúc lắc đi xuống do sức cản của không khí. Nếu
dùng bơm chân không để lấy hết không khí ra khỏi ống, cả hai vật sẽ rơi
chạm đáy ống cùng một lúc.

Gia tốc trọng trường
Ngày nay, chúng ta biết rằng khi các vật được thả rơi từ một độ cao gần

mặt đất, chúng tăng tốc về phía dưới với độ lớn 9,8 m/s
2
. Con số này
được gọi là gia tốc trọng trường. Nó không phụ thuộc vào khối lượng
của vật. Để cho giá trị này hợp lí, ta phải giả sử rằng sức cản không khí
là không đáng kể và Trái đất là một quả cầu có mật độ và bán kính
không đổi. Trong mục 1.15, ta sẽ tìm hiểu lực hấp dẫn cặn kẽ hơn