Bài 40: các định luật kê-ple. chuyển động của hành tinh

Kiểm tra bài
cũ
1. Phát biểu và viết biểu thức của định luật vạn vật
hấp dẫn.
2. Viết công thức gia tốc hướng tâm trong chuyển
động tròn đều

a
B¸n
trôc lín
F
1
F
2
O
b
B¸n trôc
nhá
M
SƠ LƯỢC VỀ ELIP
Tiªu ®iÓm
MF
1
+ MF
2
= 2a = h»ng sè

Bài 40: CÁC ĐỊNH LUẬT KÊ-PLE
CHUYỂN ĐỘNG CỦA CÁC VỆ TINH
1. MỞ ĐẦU

2. CÁC ĐỊNH LUẬT KÊ-PLE
3. VỆ TINH NHÂN TẠO.
TỐC ĐỘ VŨ TRỤ
4. BÀI TẬP VẬN DỤNG
Johannes Kepler
(1571 - 1630)

1. Mở đầu
- Thiên văn học là một ngành khoa học nghiên
c uứ những vật thể, hiện tượng trong vũ trụ.
- Các quan điểm : Hệ địa tâm của Ptô-lê-mê,
hệ nhật tâm của Cô-péc-nic.
- Kê-ple đã tìm ra ba định luật mô tả chuyển
động của các hành tinh.


- Định luật I: Mọi hành tinh đều chuyển động theo các quỹ
đạo elip mà Mặt trời là một tiêu điểm.
2. CÁC ĐỊNH LUẬT KÊ-PLE

F
1
F
2
M
b
a
O
- Định luật I: Mọi hành tinh đều chuyển động theo các quỹ
đạo elip mà Mặt trời là một tiêu điểm.

2. CÁC ĐỊNH LUẬT KÊ-PLE

S1
S2
S3
2. CÁC ĐỊNH LUẬT KÊ-PLE
- Định luật II : Đoạn thẳng nối Mặt trời và một hành
tinh bất kì quét những diện tích bằng nhau trong
những khoảng thời gian bằng nhau.

- Định luật III: 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 kì:
2. CÁC ĐỊNH LUẬT KÊ-PLE

2
3
2
2
3
2
2
1
3
1
====
i
i
T

a
T
a
T
a
2
2
1
3
2
1








=








T
T

a
a

3. VỆ TINH NHÂN TẠO. TỐC ĐỘ VŨ TRỤ:
Khi một vật bị ném với vận tốc có giá trị đủ lớn, vật sẽ
không trở lại mặt đất mà sẽ quay quanh Trái đất, khi đó vật
được gọi là vệ tinh nhân tạo của Trái đất.
- Xét vệ tinh nhân tạo khối lượng m chuyển động trên quỹ
đạo tròn rất gần Trái đất (khối lượng M). Lực hấp dẫn
đóng vai trò là lực hướng tâm:
Thay số M = 5,89.1024kg, RTD = 6370km
Ta được v = 7,9.103m/s = 7,9km/s, gọi là vận tốc vũ
trụ cấp I.
TDTD
hthd
R
mv
R
Mm
GFF
2
2
=⇔=
TD
R
GM
v
=⇒

Nếu v = v

I
= 7,9 km/s:
vận tốc vũ trụ cấp I →
Quỹ đạo tròn
4. VỆ TINH NHÂN TẠO. TỐC ĐỘ VŨ TRỤ:

4. VỆ TINH NHÂN TẠO. TỐC ĐỘ VŨ TRỤ:
Nếu v = v
II
= 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.

4. VỆ TINH NHÂN TẠO. TỐC ĐỘ VŨ TRỤ:
Nếu v = v
III
= 16,7km/s (vận
tốc vũ trụ cấp III), vệ tinh
thoát khỏi hệ Mặt trời theo
quỹ đạo hyperbol.

♦ Bài 1: Khoảng cách R
1
từ Hỏa tinh tới Mặt trời lớn
hơn 52% khoảng cách R
2
giữa Trái đất và Mặt trời. Hỏi

một năm trên Hỏa tinh bằng bao nhiêu so với một năm
trên Trái đất?
Giải: Gọi T
1
, T
2
lần lượt là năm trên Hỏa tinh và trên Trái
đất (là thời gian để hành tinh quanh một vòng quanh Mặt
trời)
Theo đề:
4. BÀI TẬP VẬN DỤNG:
3 2
1 1
2 2
   
=
 ÷  ÷
   
R T
R T
3
2 2
1
1 2
2
 
=
 ÷
 
R

T T
R
2 3 2
1 2
(1,52)⇒ =T T
Do đó, theo định luật III Kê-ple, ta tìm được:

4. BÀI TẬP VẬN DỤNG:
hay
♦ Bài 2: Tìm khối lượng M
T
của Mặt trời từ các dữ kiện của
Trái đất: khoảng cách tới Mặt trời r = 1,5.10
11
m, chu kì quay
T = 3,15.10
7
s. Lấy G = 6,67.10
-11
Nm
2
/kg
2
.
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:
Thay số, ta được M
T

= 2.10
30
kg
2
32
4
GT
r
M
T
π
=
22
3
4
π
T
GM
T
r
=
2
22
2
4
T
r
M
r
vM

r
MM
GFF
D
DTD
hthd
π
==⇔=

CÂU 1: Theo định luật I Kê-ple thì mọi hành tinh
đều chuyển động trên các quỹ đạo
a. Hình tròn
b. Hyperbol
c. Parabol
d. Hình elip trong đó Mặt trời nằm ở một tiêu điểm.
Củng cố

CÂU 2: Chọn câu đúng.
Theo định luật II Kê-ple, trong chuyển động của một hành
tinh, véctơ bán kính nối từ Mặt trời đến hành tinh
a. Quét những diện tích giảm dần trong những khoảng thời
gian bằng nhau.
b. Quét những diện tích bằng nhau trong những khoảng thời
gian bằng nhau.
c. Quét những diện tích tăng dần trong những khoảng thời
gian bằng nhau.
d. Quét những diện tích bằng nhau trong những khoảng thời
gian khác nhau.

CÂU 3: Từ định luật III Kê-ple, hãy tìm cách tính khối

lượng của Mặt trời hoặc khối lượng của một hành tinh có
vệ tinh.
Với một hành tinh quanh Mặt trời, ta có:
Nếu biết bán kính và chu kì quay của hành tinh (ví dụ Trái
đất) ta có thể tìm được khối lượng của Mặt trời.
Với hành tinh có vệ tinh, nếu biết bán kính và chu kì quay
của vệ tinh ta có thể tìm được khối lượng của hành tinh đó.
const
GM
T
a
T
==
22
1
3
1
4
π

Hệ Mặt trời

Kích thước của các hành tinh so với Mặt trời

Diêm vương tinh

Hải vương tinh

Thổ tinh

Mộc tinh

Hoả tinh