Đồ thị trong Hình 4.4 mô tả sự phụ thuộc của thế hấp dẫn vào khoảng cách đến tâm Trái Đất

Giải Chuyên đề Vật Lí 11 Bài 4: Thế năng hấp dẫn. Thế hấp dẫn - Chân trời sáng tạo

Luyện tập trang 24 Chuyên đề Vật Lí 11: 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 8,2.10² kg đang bay ở quỹ đạo quanh Trái Đất, cách tâm Trái Đất 10⁷ 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 2.10⁷ m.

Lời giải:

a) Thế năng hấp dẫn của vệ tinh:

$W_{thd}=-G\frac{Mm}{r}=-6,{67.10}^{-11}.\frac{5,{97.10}^{24}.8,{2.10}^2}{{10}^7}=-3,{27.10}^{10}J$

b) Thế năng hấp dẫn của vệ tinh ở bề mặt Trái Đất:

$W_{thd}=-G\frac{Mm}{R}=-6,{67.10}^{-11}.\frac{5,{97.10}^{24}.8,{2.10}^2}{{6371.10}^3}=-5,{125.10}^{10}J$

Thế năng cần thiết để đưa vệ tinh bay vào không gian quỹ đạo: W_t = 5,125.10¹⁰ J

Theo định luật bảo toàn cơ năng.

Động năng của vệ tinh bằng với thế năng khi vệ tinh ở quỹ đạo. W_đ = W_t = 5,125.10¹⁰ J

Tốc độ của vệ tinh: $v=\sqrt{\frac{2W_d}{m}}=\sqrt{\frac{2W_t}{m}}=\sqrt{\frac{2.5,{125.10}^{10}}{8,{2.10}^2}}=11,2km/s$

c) Công cần thiết để đưa vệ tinh từ quỹ đạo đang xét lên quỹ đạo cách tâm Trái Đất 2.10⁷ m bằng độ giảm thế năng:

$A=W_{t1}-W_{t2}=GMm\left(\frac{1}{r_1}-\frac{1}{r_2}\right)=6,{67.10}^{-11}.5,{97.10}^{24}.8,{2.10}^2.\left(\frac{1}{{10}^7}-\frac{1}{{2.10}^7}\right)=1,{63.10}^{10}J$

Lời giải Chuyên đề Vật Lí 11 Bài 4: Thế năng hấp dẫn. Thế hấp dẫn hay, chi tiết khác:

• Mở đầu trang 20 Chuyên đề Vật Lí 11: 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....

• Câu hỏi 1 trang 20 Chuyên đề Vật Lí 11: 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 ....

• Luyện tập trang 21 Chuyên đề Vật Lí 11: 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....

• Câu hỏi 2 trang 21 Chuyên đề Vật Lí 11: 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....

• Câu hỏi 3 trang 22 Chuyên đề Vật Lí 11: 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 ....

• Câu hỏi 4 trang 22 Chuyên đề Vật Lí 11: 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.....

• Câu hỏi 5 trang 23 Chuyên đề Vật Lí 11: Thiết lập công thức và tính thế hấp dẫn của Hoả Tinh (trong Ví dụ 2) ứng với vị trí có r = 4.10⁶ m.....

• Câu hỏi 6 trang 25 Chuyên đề Vật Lí 11: Dựa vào kiến thức đã học, em hãy xây dựng công thức (4.5).....

• Câu hỏi 7 trang 25 Chuyên đề Vật Lí 11: Xác định tốc độ quay quanh Trái Đất của vệ tinh Vinasat-1 ở độ cao 35 786 km so với bề mặt Trái Đất....

• Luyện tập trang 25 Chuyên đề Vật Lí 11: Xác định tốc độ vũ trụ cấp I đối với Hoả Tinh, biết khối lượng và bán kính trung bình của Hoả Tinh lần lượt là 6,42.10²³ kg và 3,38.10⁶ m.....

• Câu hỏi 8 trang 25 Chuyên đề Vật Lí 11: Tìm hiểu tại sao vệ tinh địa tĩnh phải ở độ cao khoảng 36.000 km so với mặt đất....

• Luyện tập trang 26 Chuyên đề Vật Lí 11: Xác định độ cao của một vệ tinh địa tĩnh so với bề mặt Trái Đất. Biết bán kính Trái Đất ở Xích đạo khoảng 6 378 km.....

• Vận dụng trang 26 Chuyên đề Vật Lí 11: 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 trang 27 Chuyên đề Vật Lí 11: Mộc Tinh có đường kính khoảng 142 984 km và có khối lượng khoảng 1,8986.10²⁷ kg.....

• Bài tập 2 trang 27 Chuyên đề Vật Lí 11: 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 7,35.10²² kg và 1737 km....

• Bài tập 3 trang 27 Chuyên đề Vật Lí 11: Tìm hiểu và trình bày ngắn gọn những ứng dụng của vệ tinh địa tĩnh.....

Xem thêm lời giải bài tập Chuyên đề học tập Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

• Chuyên đề Vật Lí 11 Bài 5: Biến điệu

• Chuyên đề Vật Lí 11 Bài 6: Tín hiệu tương tự và tín hiệu số

• Chuyên đề Vật Lí 11 Bài 7: Suy giảm tín hiệu

• Chuyên đề Vật Lí 11 Bài 8: Cảm biến và bộ khuếch đại thuật toán lí tưởng

• Chuyên đề Vật Lí 11 Bài 9: Thiết bị đầu ra

Xem thêm các tài liệu học tốt lớp 11 hay khác:

• Giải Chuyên đề Vật Lí 11 Kết nối tri thức
• Giải Chuyên đề Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo
• Giải Chuyên đề Vật Lí 11 Cánh diều
• Giải lớp 11 Kết nối tri thức (các môn học)
• Giải lớp 11 Chân trời sáng tạo (các môn học)
• Giải lớp 11 Cánh diều (các môn học)

---