Chuyển động cơ học của các hành tinh

VIETNAM ASTRONOMY & COSMOLOGY ASSOCIATION CHUYỂN ĐỘNG CƠ HỌC CỦA CÁC HÀNH TINH Diễn giả: ĐẶNG VŨ TUẤN SƠN CÁC NỘI DUNG CHÍNH  Giới thiệu cơ học cổ điển Newton  Các lực cơ học có liên quan  Các định luật chuyển động của Kepler CƠ HỌC CỔ ĐIỂN NEWTON Cơ học cổ điển Newton được xây dựng trên cơ cở chính là 3 định luật cơ học của Newton. Ngày nay, cơ học lượng tử phát triển, nghiên cứu vũ trụ ở thang vi mô (các hạt hạ nguyên tử). Trong khi đó, cơ học Newton vẫn được áp dụng phổ biến trong cuộc sống và kĩ thuật thông dụng. 3 định luật Newton cùng nhiều định luật khác của cơ học Newton là công cụ trực tiếp cho nghiên cứu chuyển động của các thiên thể. BA ĐỊNH LUẬT NEWTON Định luật thứ nhất: Vật bất kì bảo toàn vận tốc của nó khi không có lực tác động lên nó. Định luật này còn gọi là định luật quán tính. BA ĐỊNH LUẬT NEWTON Gia tốc mà vật nhận được tỷ lệ thuận với hợp lực tác dụng lên nó và tỷ lệ nghịch với khối lượng của nó Định luật thứ hai BA ĐỊNH LUẬT NEWTON Định luật thứ ba: Khi một vật tác động một lực bất kì lên vật khác, vật chịu tác động sẽ tác động lại một lực cùng độ lớn nhưng ngược chiều với lực ban đầu. Định luật này còn gọi là định luật phản lực. ĐỊNH LUẬT HẤP DẪN Lực hấp dẫn giữa hai vật tỷ lệ thuận với khối lượng hai vật và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. * Mọi vật thể có khối lượng tức là có hấp dẫn. LỰC HƯỚNG TÂM VÀ LY TÂM Lực hướng tâm và lực ly tâm là các lực ảo, sinh ra trong chuyển động cong. Lực hướng tâm và lực li tâm trong cùng chuyển động có độ lớn bằng nhau nhưng ngược chiều. Công thức: Fht = Flt = mv 2/R = mѠ2R m: khối lượng vật chuyển động v: vận tốc tiếp tuyến (vận tốc dài) Ѡ: vận tốc góc Ѡ =2p/T với T là chu kì quĩ đạo R: bán kính quĩ đạo KEPLER VÀ CƠ HỌC THIÊN THỂ Johanne Kepler là người đi đầu trong việc đưa vào thiên văn học một lĩnh vực được gọi là Cơ học thiên thể. Nền tảng chính của lĩnh vực này là ba định luật chuyển động hành tinh của Kepler. CÁC ĐỊNH LUẬT KEPLER Định luật thứ nhất: Hành tinh chuyển động theo quĩ đạo hình elip mà sao mẹ (ở đây là Mặt Trời) nằm tại một trong hai tiêu điểm của elip đó. CÁC ĐỊNH LUẬT KEPLER Định luật thứ hai: Bán kính vector của hành tinh quét những diện tích bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau. CÁC ĐỊNH LUẬT KEPLER Định luật thứ ba: Bình phương chu kì quĩ đạo của hành tinh tỷ lệ thuận với lập phương của bán trục lớn quĩ đạo. Công thức: P2 = ka3 P: chu kì quĩ đạo hành tinh a: độ dài bán trục lớn quĩ đạo k: hệ số tỷ lệ k = 4p2/[G(M+m)] Với G là hằng số hấp dẫn,M là khối lượng saomẹ,m là khối lượng hành tinh. CÁC ĐỊNH LUẬT KEPLER Một số điểm cần lưu ý  Các định luật Kepler chỉ mang tính mô tả, không phản ánh bản chất vật lý của chuyển động. Để giải thích các định luật này cần áp dụng các định luật của cơ học Newton.  Trong Hệ Mặt Trời, các hành tinh có quĩ đạo là những elip gần tròn. Trong khi đó các sao chổi có quĩ đạo là elip rất dẹt.  Ở định luật thứ ba, giá trị “m” trong công thức tính k thường được bỏ qua nếu khối lượng hành tinh rất nhỏ so với khối lượng sao mẹ. CHUYỂN ĐỘNG THỰC TẾ CỦA HÀNH TINH Trên thực tế, chuyển động của các hành tinh không chỉ nằm ở tác động giữa hành tinh và sao mẹ. Quĩ đạo hành tinh còn chịu ảnh hưởng của các vệ tinh của nó, các hành tinh lân cận, ... Do đó, việc áp dụng các công thức cơ học nói chung và các định luật Kepler nói riêng cho bài toán hai vật thể chỉ mang tính tương đối. BÀI TẬP VẬN DỤNG  Bài tập về các lực cơ học  Bài tập về các định luật chuyển động cơ bản  Bài tập về ba định luật Kepler CÁM ƠN VÌ ĐÃ CHÚ Ý THEO DÕI! VIETNAM ASTRONOMY & COSMOLOGY ASSOCIATION