BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM TP.HCM KHOA VẬT LÝ ấy". mm SP TP. HỖ CHÍ MINH THÍ NGHIEM CAVENDISH- XÁC ĐỊNH HANG SỐ HAP DANG GVHD : Thây NGO DUY CHU SVTH : BUI TH] HONG LIEN NIEN KHOA: 1997-2001 "¿t4 ee eg org Se “CÀ, tt TA NHA(9tạ mhA eA .n——ï ee 2 ì 4 i 4 ị | Ị } ! lÀ in j LOI CAM ON Ị } | Ị i i Dé có được luận văn Ù em xin cảm ơn Ban Giá i eNIRAciOEh” Ngô Duy Chu và thay =- Ị .-_ Nguyễn Hoàng Long đã tận. = Ả = ee hướng dan, giúp đỡ : làm đề tài.
! i i 4 Ị Vt wet eet cad meet eS eS —M ed ell 1= el me ent eel eon — 8 ee ee tị cHuÏŠ Fa ae ấu i Ha Ti Ta Ha Ga Ga Hm SH ru mua mm TH mm am mm ma má .am ma xa. aPWrDAscmeVCoSYlni:? “a LOIMG DẦU ; K: bude chân vdo hoc Khoa Vật Ly Irưởng DNSP, em có một ude BSARFeEn muốn là sẽ Lim dược câu trả lời cho những thắc mắc về ay vật hiện Lượng xung quanh mình, vé các hinh tinh, về các thi nghiệm, về những câu hỏi vi sao, về lịch ait phút Lriển của Vật lý học. dau bốn nấm học, những thắc mic của cm đã được giải đáp. Va hơn thé nữa, em đã học hỏi được nhiều điều tử Thấy Có vả các bạn.
Do vậy, khi được chon dé Lải Lốt nghiệp của théy Ngô Duy Chu, dé tải “Dinh luật vạn vật hấp dẫn _ Thị nghiệm Caveadiah Thực hảnh xúc dịnh hảng ad hấp dẫn ©”, cm ty nghĩ la minh phải cố gắng lam dé tải nảy cho that Lốt. Phan lý thuyết cửa dé tài nói vẻ định luật van vật hấp dẫn: tử lúc vom mắm đến lúc hình Lhảnh định luật vạn vật hấp dẫn cud Newton vả Lrinh bảy lại thi nghiệm nổi Liếng của Cavendish với cin xcdn: xác dịnh hing số hấp dẫn C. Phần thực hành của dé tải là cách tiến hành và số liệu do đạc thực nghiệm của thi nghiệm Cavendish được thực hiện trong phòng thí nghiệm Leybold của trường DIl®D_TDIICM. Ea làn thí nghiệm nảy rất nhiều lấn với rất nhiều a6 liệu, tuy nhiên trong gBORrAH>PTeFNamsn phạm vi luận ván cm chỉ Lrình bay aố do của 10 lần tiêu biểu.
Mạc di đã được lim quen với nhiều dé Lai nghiền cứu khoa học nhưng chắc chấn em không thé Lránh khỏi nhiều Lhiếu act khi lâm dé tải nảy. Kinh mong quý Thầy Cô cùng các bạn góp ý thém để bai luận van được hoản chỉnh hơn. Thảnh phố llồ Chi Mink agéy 25/05/2001 inh viên thực hién Bui Thi llồng liên Lá MT eT me ee Fe Ee eS ee ee MA Ý mm em SỂ ser mì se NN — ee eT eV —N eS eV eV ven Ý ore ,&- LUAN VAN TOT NGHIEP GVHD; NGO Duy CHU NÔ2 DUNG ĐỀ TAZ, ĐỊNH LuậT VAN VAT HAP DAN Của NEWTON THÍ NGHIEM CAVENDISH_ THUC HANH Xác ĐỊNH HANG SỐ HAP DANG PHAN LY L THUY THUYET. VŨ TRỤ VÀ LUC HAP DAN : i QUA TRINH HINH THANH DINH LUAT VAN VAT HAP DAN IL}.
Những ý tưởng ban đầu về lực hấp dẫn II. Lý thuyết về lực hấp dẫn của Newton II. Tóm tắt sơ lược các suy luận dẫn đến định luật vạn vật hấp dẫn 11. Định luật vạn vật hấp dẫn II.
Hằng số hấp dẫn. Thí nghiệm Cavendish IH. ỨNG DỤNG CỦA ĐINH LUẬT VAN VAT HAP DAN PHAN I. NGUYEN TAC THUC HANH 1.
Thành lập biểu thức xác định G 1. Nguyên tắc đo II. DỤNG CỤ VÀ CÁCH LẮP ĐẶT H. Cấu tao cân xoắn I3.
Các số liệu thí nghiệm quan trọng I4. Ghi chú về an toàn I. TIEN HANH THÍ NGHIÊM HLI. Diéu kiện tiến hành HL2.
— Điều chỉnh điểm zero HI. Thủ tục thí nghiệm IV. THÍNGHIỆM ĐO DAC _ TÍNH TOÁN KẾT QUA VÀ SAI SỐ IVI. C&ch tinh G IV.
Kết quả các lần do đạc IV. Kết quả trung bình và Sai số V. NHẬN XÉT QUÁ TRÌNH LÀM THÍ NGHIỆM _ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC SVTH: BUI THI HONG LIEN TRANG | LUAN VAN TOT NGHIEP GVHD: NGO DUY CHU PHẨN!: LY THUYET 1. VŨTRU VA LỰC HAP DẪN: Hệ Thiên Hà là một tập hợp có dang một cái dia: gồm bụi, hành tinh và hàng tỷ ngôi sao, kể cả Mặt Trời và hệ Mặt Trời của chúng ta.
Lực gan kết chúng, hoặc bất kỳ một Thiên Hà khác với nhau chính là lực giữ Mặt Trăng trên quỹ đạo xung quanh Trái Đất và giữ bạn vào Trái Đất: Đó là lực hấp dẫn. Lực này cũng chịu trách nhiệm vé một trong những vật kỳ lạ nhất của tự nhiên: đó là lỗ đen, một ngôi sao đãhoàn toàn suy sụp vào bản thân nó. Lực hấp dẫn ở gần một lỗ đen mạnh đến nỗi ngay cả ánh sáng cũng không thoát khỏi nó! SVTH: BẢO THI HONG LIEN TRANG 2 =——q LUAN VAN TOT NGHIEP GVHD, NGO DUY CHU Chúng ta ở gần mép dia của Thiên Hà, cách tâm dia chừng 26.10” m ) , tâm này theo hướng của chòm sao gọi là chòm Cung Thủ, Thiên Hà của chúng ta là thành viên của đoàn Thiên Hà Địa Phương, đoàn này bao gồm cả Tinh Vân Tiên Nữ và vài tinh vân lùn ở cách chúng ta 2,3. Đoàn Địa Phương là một trong khoảng 100 đoàn tạo thành Siêu đoàn Thiên Hà Địa Phương.
Các phép đo thực hiện suốt những năm 1980 gợi ra giả thiết là Siêu Đoàn Địa Phương và Siêu Đoàn gồm các Đoàn Giao Long và Nhân Mã đều chuyển động về phía có khối lượng dé sé, gọi là miền Hấp Dẫn Lớn (Grand Attracteur) mién này cách chúng ta chừng 150 triệu năm ánh sáng, ở phía đối diện với chúng ta qua dải Ngân Hà và qua các đoàn Thiên Long và Nhân Mã. Lực gắn kết các cấu trúc càng ngày càng lớn này, từ các Thiên Hà đến các Siêu Đoàn và có thể là SVTH: BUI TH HONG LIEN TRANG 3 LUAN VĂN TOT NGHIEP GVHD, NGO Duy CHU lực thong thả kéo chúng, tất cả vé miền Hấp Dẫn Lớn là Lực Hấp Dẫn. Lực này không những git” bạn vào Trái Đất mà còn vươn xa qua cả khoảng không mênh mông giv các Thiên Hà. Những ý tưởng ban đầu về lực hấp.
dẫn: Các triết gia Hy Lạp cổ xưa phát triển nhiều lý thuyết vé lực làm cho các vật thể rơi vé phía Trái Đất.1 Aristotes: Vào thế kỷ IV (trước công nguyên) triết gia Aristotes cho rằng mọi vật được tạo thành từ sự kết hợp bốn yếu tố: Đất, Khí. Lửa và Nước. Những vật thể giống nhau trong thiên nhiên hút lẫn nhau và vì thế những vật thể chứa nhiều đất hơn bị Trái Đất hút. Trái lại, lửa khác với đất nên hướng lên cao khỏi đất.
Aristotes cũng phát triển một vũ trụ luận, nghĩa là một lý thuyết mô tả vũ trụ, lấy Trái Đất làm trung tâm, Mặt Trăng, các hành tinh và các ngôi sao di chuyển chung quanh Trái Đất trên bầu trời. Tuy nhiên các triết gia Hy Lạp không giả thuyết một sự nối kết giữa lực đẩy các hành tinh di chuyển với lực làm cho các vật thể rơi về phía Trái Đất. Galileo: Vào thế kỷ XVII, nhà vật lý thiên văn người Ý Galileo khám phá ra rằng tất cả mọi vật thể rơi vào Trái Đất với cùng một gia tốc, không lệ thuộc vào khối lượng, kích thước hoặc hình dáng của chúng khi trọng lực là lực duy nhất tác động lên chúng. Lý thuyết về vũ trụ của ông dựa trên ý tưởng nhà Thiên Văn học Ba Lan Nicolaus Copernicus.
Copernicus cho rằng Mặt Trời là trung tâm, các hành tinh di chuyển theo những đường tròn quanh Mặt Trời. Tuy nhiên Galileo tin rằng các hành tỉnh di chuyển trong những đường tròn vì chuyển động này là đường tự nhiên của một vật thể không bị lực nào tác động đến. Nhưcác triết gia Hy Lạp, ông không nhận ra mối liên hệ giữa lực làm cho các hành tỉnh chuyển động với lực hấp dẫn trên Trái Đất. Vào cuối thế ky XVI đầu thế ky XVII, mô hình Thái Dương của vũ trụ được củng cố nhờ sự quan sát của nhà Thiên Văn học Đan Mạch Tycho Brahe và học trò của ông: nhà Thiên Văn học người Đức Johannes Kepler.
Những quan sát này được thực hiện bằng viễn vọng kính, đủ chính xác để xác định rằng các hành tinh không di chuyển theo đường tròn như Copernic đã nêu ra. SVCH: BUI THƠ HONG LIEN TRANG 4 LUAN VAN TOT NGHIEP GVHD- NGO DUY CHU Vào năm 1609, Galileo quan sát thấy những Mặt Trăng quay quanh theo quỹ đạo quanh Sao Mộc, một sự kiện không thể phù hợp với mô hình bầu trời lấy Trái Đất làm trung tâm 11.3 Kepler: Kepler đã tim ra 3 định luật chuyển động của các hành tinh song cũng không giải thích được nguyên nhân nào đã buộc các hành tỉnh chuyển động như vậy Dinh luật 1: Mọi hành tinh đều quay quanh Mặt Trời theo những quỹ đạo ellipse mà Mặt Trời nằm ở một trong hai tiêu điểm. Định luật 2: Bán kính vectơ nối từ Mat Trời đến hành tinh quét những diện tích bằng nhau trong những khoảng thời gian như nhau. Định luật 3: Bình phương chu kỳ quay T của hai hành tình tỉ lệ với lập phương bán trục lon d của quỹ đạo của chúng.
Trên nền tảng của những ý tưởng ban đầu về lực làm cho các hành tỉnh chuyển động kết hợp với các kết quả quan sát, Newton để từng bước đi đến việc phát minh ra lý thuyết về lực hấp din bao hàm cả lực hút các vật trên Trái Đất lẫn chuyển động của các hành tỉnh quanh Mặt Trời. Lý thuyết về lực hấp dẫn của Newton: II. Tóm tắt sơ lược các suy luận đến định luật vạn vật hấp dẫn: a) — Giả sử sau khoảng thời gian At= t;-tọ, hành tinh chuyển động được từ A đến B và cũng sau khoảng thời gian như thế Ât=t;-t¿ nó chuyển động từ B đến C. Như vậy trong khoảng thời gian 2Atztzto hành tinh đã vạch được cung ABC của quỹ đạo ellipse.
Nếu At khá nhỏ, có thể coi là cung và dây cung trùng nhau nghĩa là coi như trong khoảng thời gian 2At hành tinh đã chuyển động trên đường gãy SVTH: BUD THI HONG LIEN TRANG 5 LUẬN VĂN TOT NGHIEP GVHD: NGO Duy CHU khúc AB+BC đồng thời cũng có thể thay lực tac dụng liên tục vào hành tinh để bắt nó chuyển động cong bằng một lực tác dụng tức thời tại B: từ A đến B: hành tỉnh chuyển động theo quán tính; tới B có một lực tức thời tác dung vào nó, làm thay đổi vận tốc của nó và từ B đến C nó lại chuyển động theo quán tính.