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

Nhắc lại kiến thức cũ

1. 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.

m1m2
Fhd = G. 2
r


2. Viết công thức gia tốc hướng tâm trong chuyển động tròn đều

2

v
aht =
r

Mà:

v = ω.r

Ta viết được dưới dạng:

aht = r.ω

2

2

Bài40:
CÁCĐỊNHLUẬTKEPLER.
CHUYỂNĐỘNGCỦAVỆTINH

3


1. Mở đầu:

Mặt trời mọc… hướng Đông

… rồi lại lặn… hướng Tây.

4


Click to edit Master text styles
Second level
Third level
Fourth level
Fifth level

Ban đêm có sao …

… có trăng, …
Trăng tròn …

… rồi lại khuyết

Nhằm hướng tới giải thích các hiện tượng, và nghiên cứu những thiên thểể̉ tồn tại trong
vũ trụ (như các sao, các hành tinh, vệ tinh …). Môn thiên văn học đã ra đời.

5


Khi môn thiên văn học mới ra đời thì người cổ xưa quan niệm thế nào về
vũ trụ?

- 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


- Mô hình vũ trụ địa tâm
Ptôlêmê

7


Thuyết nhật tâm của

Hải vương tinh

Co-pec-nic

Thiên vương tinh

1543-TĐ chỉ là 1 trong

Thổ tinh
Môc tinh

nhiều hành tinh quay

Hỏa tinh

quanh MT

Trái đất
Kim tinh
Thuỷ Tinh
Măt trơi

Đây chính là mô hình Hệ Mặt Trời theo Thuyết Nhật Tâm của N.
Côpécníc

8


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


SƠ LƯỢC VỀ ELIP
M

b

F1

a: bán trục lớn

O

F2

a

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
10


2. Các định luật KÊ-PLE:
Định luật I Kepler:

Các hành tinh nói chung hay Trái Đất nói riêng
Mọi hành tinh đều chuyển động theo các quỹ đạo elip mà
chuyển động theo quy luật nào?

Mặt Trời là một tiêu điểm.

11


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

Với: ∆t =∆t =∆t

1

S3

3

Thì: S1= S2= S3

S1

∆t3

2

S2

∆t2

12


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.

3
1
2
1

3
2
2
2

3
i
2
i

a
a
a
=
= ... =
= ...

T
T
T
Đối với hai hành tinh bất kỳ :

 a1

 a2

3


 T1 
 =  

 T2 

2

13


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
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:

R13
R23
= 2
2
T1
T2
(1,52) 3 .R23

Thay R1 = 1,52R2 ta được:

Suy ra

T12

R23
= 2
T2

T1 = (1,52) 3 .T2 = 1,87T2

Một năm trên Hoả tinh bằng 1,87 năm trên Trái đất
15


Bài 2: Tìm khối lượng MT của Mặt trời từ các dữ kiện của Trái đất: khoảng cách tới Mặt
trời
r = 1,5.10

11
7
m, chu kì quay T = 3,15.10 s.

Lấy G = 6,67.10

-11

2 2
Nm /kg .

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.

F

Suy ra:

hd

= F

r
T

ht

3

2

=

⇔

G

M

D

r

GM
4π

T
2

M
2

hay

T

=

M

D

v

2

= M

r

M

T

Thay số, ta được MT = 2.10

=

4π
GT

30

2

r
2

kg
16

4π
D
3

T

2

2

r


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 vê tinh.

Vê tnh tư nhiên: là những thiên thể vốn đã chuyển động quanh hành tnh từ
trước đên giờ, không có sự tác động gì của con người.

Chẳng hạn: Mặt Trăng là vệ tnh tự nhiên

duy nhất của Trái Đất.
17


Vệ tinh nhân tạo:

(3)

(1)

Trương hợp thứ (3), vật

(2)

không rơi trở lại, mà chuyển
động xung quanh Trái Đất.
Khi đó nó được gọi là vệ tinh
nhân tạo của Trái Đất.

18


19


Các loại vệ tnh: Vệ tnh vũ trụ, Vệ tnh thông tn, Vệ tnh quan
sát Trái Đất , Vệ tnh hoa têu , Vệ tnh trinh sát , Vệ tnh năng
lượng Mặt trời , Vệ tnh thời têt , Vệ tnh sinh học…

20

Tốc độ vũ trụ cấp I:

Giả sử vệ tnh chuyển động trên quỷ đạo tròn gần Trái Đất. Khối lượng của vệ tnh là m, của Trái Đất
là M. Áp dụng định luật Ⅱ Newton ta có: Fht= m.aht

2

=>

Mm mv
G 2 =
RTĐ RTĐ

GM
v=
= 7,9km / s
RTĐ
Nếu v = vI = 7,9 km/s: vận tốc vũ trụ cấp
I → Quỹ đạo tròn


Nêu

vật

được

nem

với

vận

tốc

v

sao

cho:

7,9(km/s)elip.


- Vân tốc vũ trụ cấp II:

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.


-

Vân tốc vũ trụ cấp III:

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.


HỆ MẶT TRỜI