Hình thành kiến thức mới 1: Dựa trên kiến thức đã học, em hãy xây dựng công thức (4.5).
Bài Làm:
Áp dụng định luật II Newton cho vệ tinh với lực hấp dẫn đóng vai trò là lực hướng tâm:
$\vec{F_{hd}}=\vec{F_{ht}}\Rightarrow G\frac{mM_{TD}}{r^{2}}=m\frac{v^{2}}{r}\Rightarrow v=\sqrt{\frac{G.M_{TD}}{r}}$
Trong: Giải chuyên đề Vật lí 11 Chân trời Bài 4 Thế năng hấp dẫn. Thế hấp dẫn
Câu hỏi: Theo thống kê của Liên minh các nhà khoa học (UCS), đến tháng 1 năm 2021, có khoảng 6 542 vệ tinh đang quay xung quanh Trái Đất, trong đó khoảng 3 372 vệ tinh đang hoạt động (Nguồn: https://www.ucsusa.org). Với điều kiện nào khi phóng vệ tinh để nó có thể bay xung quanh Trái Đất?
Hình thành kiến thức mới: Công của lực hấp dẫn do Trái Đất tác dụng lên một vật khi vật này chuyển động từ vị trí A đến vị trí B như trong Hình 4.1 phụ thuộc vào những đại lượng nào và có phụ thuộc vào hình dạng của quỹ đạo hay không?
Luyện tập: Xét một thiên thạch đang chuyển động xung quanh Trái Đất theo một quỹ đạo tròn ở khoảng cách r so với tâm Trái Đất, xem thiên thạch không có chuyển động tự quay. Thiết lập công thức tính động năng, thế năng hấp dẫn và cơ năng của thiên thạch.
Hình thành kiến thức mới 1: Dựa vào công thức (4.2), xác định công của lực hấp dẫn của Trái Đất khi dịch chuyển một vật có khối lượng m từ vô cực về một vị trí cách tâm Trái Đất một đoạn r.
Hình thành kiến thức mới 2: Từ biểu thức thế hấp dẫn (4.4), rút ra trong trường hợp gần bề mặt Trái Đất, độ biến thiên thế năng hấp dẫn của một vật gần bằng $mg\Delta h$ với $\Delta h$ là chênh lệch độ cao của vật.
Hình thành kiến thức mới 3: Dựa vào kết quả của Ví dụ 1, giải thích tại sao khi đưa một vật lên cao từ bề mặt Trái Đất, ta cần phải sử dụng lượng năng lượng lớn hơn so với từ bề mặt Mặt Trăng.
Hình thành kiến thức mới 4: Thiết lập công thức và tính thế năng hấp dẫn của Hỏa Tinh (trong Ví dụ 2) ứng với vị trí có r = $4.10^{6}$m.
Luyện tập
Đồ thị trong Hình 4.4 mô tả sự phụ thuộc của thế hấp dẫn vào khoảng cách đến tâm Trái Đất.
a) Dựa vào đồ thị, xác định thế năng hấp dẫn của một vệ tinh nhân tạo có khối lượng $8,2.10^{2}$ kg đang bay ở quỹ đạo quanh Trái Đất, cách tâm Trái Đất $10^{7}$m.
b) Xác định động năng của vệ tinh này, từ đó suy ra tốc độ của nó.
c) Xác định công cần thiết để đưa vệ tinh từ quỹ đạo đang xét lên quỹ đạo cách tâm Trái Đất $2.10^{7}$ m.
Hình thành kiến thức mới 2: Xác định tốc độ quay quanh Trái Đất của vệ tinh Vinasat-1 ở độ cao 35786 km so với bề mặt Trái Đất.
Luyện tập 1: Xác định tốc độ vũ trụ cấp I đối với Hỏa Tinh, biết khối lượng và bán kính trung bình củaHỏa Tinh lần lượt là 6,42.10^{23} kg và 3,38.10^{6} m.
Xây dụng kiến thức mới 3: Tìm hiểu tại sao vệ tinh địa tĩnh phải ở độ cao khoảng 36000 km so với mặt đất.
Luyện tập 2: Xác định độ cao của một vệ tinh ffiaj tĩnh so với bề mặt Trái Đất. Biết bán kính Trái Đất ở Xich đạo khoảng 6378 km.
Vận dụng: Tìm hiểu và trình bày ngắn gọn những hiểu biết của em về hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu (GPS) đang bay xung quanh Trái Đất (Hình 4.7).
Bài tập 1: Mộc Tinh có đường kính khoảng 142 984 km và có khối lượng khoảng $1,8986.10^{27}$ kg. Xét một hòn đá có khối lượng 200 kg ở rất xa Mộc Tinh. Dưới tác dụng của trường hấp dẫn của Mộc Tinh, hòn đá bắt đầu bị hút và chạm vào bề mặt của Mộc Tinh.
Bài tập 2: Xác định tốc độ vũ trụ cấp I đối với Mặt Trăng, biết khối lượng và bán kính trung bình của Mặt Trăng lần lượt là $7,35.10^{22}$ kg và 1 737 km. Tại sao tốc độ này lại nhỏ hơn nhiều so với tốc độ vũ trụ cấp I đối với Trái Đất?
Bài tập 3: Tim hiểu và trình bày ngắn gọn những ứng dụng của vệ tinh địa tĩnh.
Xem thêm các bài Giải chuyên đề vật lí 11 chân trời sáng tạo được biên soạn cho Học kì 1 & Học kì 2 theo mẫu chuẩn của Bộ Giáo dục theo sát chương trình Lớp 11 giúp bạn học tốt hơn.
Giải bài tập SGK, SBT, VBT và Trắc nghiệm các môn học Lớp 11, dưới đây là mục lục các bài giải bài tập sách giáo khoa và Đề thi chi tiết với câu hỏi bài tập, đề kiểm tra 15 phút, 45 phút (1 tiết), đề thi học kì 1 và 2 (đề kiểm tra học kì 1 và 2) các môn trong chương trình Lớp 11 giúp bạn học tốt hơn.