Trong thế giới vật lý, các ký hiệu và công thức thường liên kết chặt chẽ với nhau. Chắc hẳn bạn đã từng thắc mắc g là gì trong vật lý khi thấy ký tự này xuất hiện trong nhiều công thức khác nhau. Bài viết này của Sen Tây Hồ sẽ giải thích ý nghĩa của ký hiệu “g” và vai trò quan trọng của nó trong các định luật vật lý.
Mục Lục
Gia Tốc Trọng Trường (g) Là Gì?
Lực g, còn gọi là lực G, là một loại lực quán tính được sử dụng để mô tả gia tốc tương đối của một vật thể khi nó thay đổi tốc độ hoặc hướng chuyển động.
Trong vật lý, gia tốc trọng trường là gia tốc mà một vật thể chịu tác động do lực hấp dẫn. Đây là một đại lượng có hướng, chỉ hướng về phía trung tâm của vật thể tạo ra lực hấp dẫn (ví dụ: Trái Đất).
Nếu bỏ qua lực cản của không khí, mọi vật thể nhỏ trong môi trường hấp dẫn đều chịu một gia tốc tương tự nhau, bất kể khối lượng và thành phần cấu tạo của chúng.
Gia tốc trọng trường trên bề mặt Trái Đất không đồng đều, có sự chênh lệch giữa bán cầu Nam và bán cầu Bắc. Giá trị của nó dao động từ 9,78 m/s² đến 9,83 m/s², phụ thuộc vào độ cao, độ sâu và vĩ độ.
Vậy, g là gì trong vật lý? “g” đại diện cho trọng trường của Trái Đất, là lực hấp dẫn mà Trái Đất tác động lên các vật thể trên hoặc gần bề mặt của nó. Trong hệ đo lường SI, gia tốc trọng trường được đo bằng m/s² hoặc N/kg.
Hằng số tỷ lệ G là hằng số hấp dẫn, và giá trị của nó không thay đổi khi đơn vị của gia tốc trọng trường thay đổi.
Thông thường, gia tốc g ≈ 9,8 m/s² (chính xác hơn là g = 9,80665 m/s²). Điều này có nghĩa là, nếu bỏ qua sức cản của không khí, tốc độ rơi tự do của một vật thể gần bề mặt Trái Đất sẽ tăng thêm khoảng 9,8 m/s sau mỗi giây.
Trên thực tế, giá trị g trên bề mặt Trái Đất có thể được ký hiệu khác nhau như gn, ge, go, g,… Trọng lực của Trái Đất luôn hướng xuống. Gia tốc trọng trường của Trái Đất, cùng với các yếu tố khác như sự tự quay của Trái Đất, đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra gia tốc trọng lực.
Tính Trọng Lượng Từ Khối Lượng Sử Dụng Gia Tốc Trọng Trường
Cách Xác Định Gia Tốc Trọng Trường
Gia tốc trọng trường trên Trái Đất được tính toán xấp xỉ là 9,8 m/s². Tuy nhiên, giá trị này có thể thay đổi tùy theo vị trí trên bề mặt Trái Đất.
Gia tốc trọng trường trên Mặt Trăng khác với gia tốc trọng trường trên Trái Đất.
Trọng lực trên Mặt Trăng chỉ bằng khoảng 1,622 m/s² (tức 1/6 giá trị trên Trái Đất). Điều này giải thích tại sao trọng lượng của bạn giảm còn 1/6 nếu bạn cân trên Mặt Trăng.
Gia tốc trọng trường trên Mặt Trời cũng khác với g trên Mặt Trăng hoặc Trái Đất. Trên Mặt Trời, g = 274 m/s². Con số này lớn hơn gần 28 lần. Điều này có nghĩa là nếu bạn có thể sống sót khi đến Mặt Trời, bạn sẽ nặng gấp 28 lần so với trên Trái Đất.
*Sử dụng công thức w = m g**
Ngoài việc tìm hiểu g là gì trong vật lý, chúng ta cần hiểu cách tính trọng lượng. Trọng lượng được định nghĩa là giá trị của trọng lực tác động lên một vật. Nó được thể hiện bằng công thức w = m g (hoặc F = m g).
Trong đó:
- m là khối lượng của vật, đơn vị là kilogam (kg).
- g là gia tốc trọng trường, đơn vị là mét trên giây bình phương (m/s²).
Nếu bạn sử dụng đơn vị mét, g ≈ 9,8 m/s². Nếu bạn sử dụng đơn vị feet, g ≈ 32,2 ft/s². Về cơ bản, giá trị của gia tốc là tương đương nhau giữa hai đơn vị này.
Theo công thức trên, chỉ cần biết khối lượng của vật, bạn có thể tính được trọng lượng của nó. Ngược lại, bạn cũng có thể dễ dàng tính được khối lượng của vật nếu biết trọng lượng của nó.
Ví dụ: Nếu một vật có khối lượng 40 kg, thì vật này trên Mặt Trăng sẽ nặng bao nhiêu?
Ta có m = 40 kg và g = 1,6 m/s² (gia tốc trọng trường trên Mặt Trăng). Sử dụng công thức, ta tính được: F = 40 * 1,6 = 64 Newton. Vậy, một vật có khối lượng 40 kg trên Mặt Trăng sẽ có trọng lượng là 64 N.
Lưu Ý Khi Tính Trọng Lượng Từ Khối Lượng
Lỗi phổ biến nhất khi tính trọng lượng từ khối lượng là nhầm lẫn giữa hai đại lượng này. Khối lượng là lượng chất của vật, không đổi và không phụ thuộc vào vị trí của vật. Trọng lượng là lực hấp dẫn tác động lên lượng chất đó, và nó có thể thay đổi ở những nơi khác nhau.
Bên cạnh tìm hiểu g là gì trong vật lý, bạn cần hiểu rõ về đơn vị đo lường. Hầu hết các bài toán vật lý sử dụng đơn vị Newton (N) cho trọng lực, m/s² cho gia tốc trọng trường và kg cho khối lượng. Do đó, bạn cần chuyển đổi các đơn vị khác về các đơn vị này trước khi thực hiện tính toán.
Một số giá trị chuyển đổi thường gặp:
- 1 pound ≈ 4,448 N
- 1 foot ≈ 0,3048 m
Phân Biệt Gia Tốc Trọng Trường (g) và Gia Tốc (a)
Ngoài việc tìm hiểu g là gì trong vật lý (g ≈ 9,8 m/s²), chúng ta còn thường gặp ký hiệu “a” cho gia tốc. Vậy, sự khác biệt giữa hai giá trị này là gì?
“a” là ký hiệu cho gia tốc của các vật đang di chuyển. Gia tốc “a” thể hiện mức độ thay đổi vận tốc của vật trong quá trình chuyển động. Nó chỉ xuất hiện khi vận tốc của vật thay đổi. Nếu vật giữ nguyên vận tốc trong suốt quá trình di chuyển, thì gia tốc “a” là một hằng số không đổi (bằng 0).
Để xác định phương trình gia tốc trung bình, bạn có thể tính gia tốc trung bình của vật trong một khoảng thời gian dựa trên vận tốc của nó trước và sau mốc thời gian đó.
Công thức được sử dụng:
a = Δv / Δt
Trong đó:
- a là ký hiệu của gia tốc, đơn vị là m/s² (giống như gia tốc trọng trường).
- Δv là sự thay đổi vận tốc (Δv = v2 – v1).
- Δt là thời gian cần thiết để xảy ra sự thay đổi vận tốc trên.
Gia tốc “a” là một vectơ, có cả độ lớn (tổng lượng gia tốc) và hướng (đường di chuyển của vật). Trong trường hợp vật di chuyển chậm dần, gia tốc “a” của nó sẽ là gia tốc âm.
Xem thêm:
m là gì trong vật lý? Công thức tính khối lượng riêng của một vật?
N là gì trong vật lý? Các công thức chứa N được sử dụng trong vật lý
Hy vọng bài viết này đã giúp bạn hiểu rõ g là gì trong vật lý và cách ứng dụng giá trị gia tốc trọng trường trong các bài toán. Nếu bạn có bất kỳ thắc mắc nào, hãy để lại bình luận để Sen Tây Hồ giải đáp nhé!