Tốc độ vũ trụ cấp II là tốc độ tối thiểu một vật thể cần có để thoát ra

Giải Chuyên đề Vật Lí 11 Bài 3: Chuyển động trong trường hấp dẫn - Cánh diều

Tìm hiểu thêm trang 21 Chuyên đề Vật Lí 11: Tốc độ vũ trụ cấp II là tốc độ tối thiểu một vật thể cần có để thoát ra khỏi trường hấp dẫn của một thiên thể.

Nếu một vật ở Trái Đất được phóng với tốc độ vũ trụ cấp II thì năng lượng của vật khi phóng là: $\text{W}={\text{W}}_d+{\text{W}}_t=\frac{1}{2}m{v}_{II}^2-\frac{GMm}{R}$

Năng lượng này đủ cho vật bắt đầu thoát ra khỏi trường hấp dẫn của Trái Đất với tốc độ bằng không. Khi đó, động năng của vật bằng không và thế năng hấp dẫn của vật cũng bằng không (do vật đã thoát khỏi trường hấp dẫn của Trái Đất).

Theo định luật bảo toàn năng lượng, ta có: $\frac{1}{2}m{v}_{II}^2-\frac{GMm}{R}=0$

Suy ra: $v_{II}=\sqrt{\frac{2GM}{R}}$(3.4)

Thay số, ta thu được tốc độ vũ trụ cấp II đối với Trái Đất là:

$v_{II}\approx 1,{12.10}^{4}m/s=11,2km/s$

Những vật có khối lượng rất lớn và mật độ chất đậm đặc, sinh ra lực hấp dẫn lớn đến mức ngay cả ánh sáng (có tốc độ 3.10⁸ m/s) cũng không thể thoát khỏi đó và được gọi là hố đen vũ trụ. Cho biết Mặt Trời có khối lượng 1,99.10³⁰ kg. Để trở thành một hố đen vũ trụ, Mặt Trời cần co bé lại thành một quả cầu có bán kính bao nhiêu để ánh sáng không thể thoát khỏi bề mặt của nó?

Lời giải:

Để ánh sáng không thể thoát khỏi bề mặt của Mặt Trời thì tốc độ vũ trụ cấp II đối với Mặt Trời phải lớn hơn hoặc bằng tốc độ ánh sáng.

$v_{II}=\sqrt{\frac{2GM}{R}}={3.10}^{8}m/s\Rightarrow \sqrt{\frac{2.6,{67.10}^{-11}.1,{99.10}^{30}}{R}}={3.10}^8\Rightarrow R\approx 2949,6m$

Khi đó Mặt Trời phải co bé lại thành qua quả cầu có bán kính gần 3 km để ánh sáng không thể thoát ra khỏi bề mặt của nó.

Lời giải Chuyên đề Vật Lí 11 Bài 3: Chuyển động trong trường hấp dẫn hay, chi tiết khác:

• Mở đầu trang 17 Chuyên đề Vật Lí 11: Vinasat-1 là vệ tinh viễn thông địa tĩnh đầu tiên của Việt Nam được phóng vào không gian ....

• Câu hỏi 1 trang 18 Chuyên đề Vật Lí 11: Viết công thức tính lực hướng tâm tác dụng lên các vật chuyển động tròn đều ....

• Luyện tập 1 trang 18 Chuyên đề Vật Lí 11: Xác định tốc độ chuyển động của vệ tinh Vinasat-1 khi nó ở quỹ đạo có độ cao trung bình ....

• Vận dụng trang 19 Chuyên đề Vật Lí 11: Chu kì quay của Thuỷ Tinh (Mercury) quanh Mặt Trời dài 88 ngày. Cho biết khối lượng của Mặt Trời ....

• Luyện tập 2 trang 19 Chuyên đề Vật Lí 11: Tính chu kì chuyển động của vệ tinh Vinasat-1 dựa vào các thông số đã biết ở phần trên ....

• Câu hỏi 2 trang 20 Chuyên đề Vật Lí 11: Bỏ qua ảnh hưởng của ma sát với khí quyển, coi rằng tốc độ phóng của viên đạn bằng với tốc độ ....

• Luyện tập 3 trang 20 Chuyên đề Vật Lí 11: Tính tốc độ vũ trụ cấp I của Hoả Tinh, biết rằng khối lượng và bán kính của Hoả Tinh ....

Xem thêm lời giải bài tập Chuyên đề học tập Vật Lí 11 Cánh diều hay, chi tiết khác:

• Chuyên đề Vật Lí 11 Bài 2: Cường độ trường hấp dẫn. Thế hấp dẫn và thế năng hấp dẫn

• Chuyên đề Vật Lí 11 Bài 1: Biến điệu

• Chuyên đề Vật Lí 11 Bài 2: Truyền tín hiệu

• Chuyên đề Vật Lí 11 Bài 1: Thiết bị cảm biến và khuếch đại thuật toán

• Chuyên đề Vật Lí 11 Bài 2: 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)

---