MỞ ĐẦU Các loại chuyển động có ở mọi nơi, xung quanh chúng ta. Nhất là chuyển động thẳng và chuyển động quay là hai loại chuyển đông đã quá quen thuộc với mỗi người vì có thể để dàng bắt gặp trong đời sống hằng ngày và cũng dễ dàng tìm hiểu chúng. Tuy nhiên khi được học môn Thiên văn em đã nhận thấy trong lịch sử phát triển của Vật lý thì quan niệm về chuyển động ở mỗi thời đại lại rất Kic nhau. Thậm chí còn có những quan niệm sai lắm! Mặt khác trong chương trình phổ thông vẫn chưa làm rõ mối quan hệ giữa hai dạng chuyển động thẳng và chuyển động quay, dé gây ý nghĩ là hai loại chuyển động này hoàn toàn không có mối tương quan với nhau.
Bên cạnh đó một số vấn dé khác như: - Quan điểm xét chuyển động trong các hệ quy chiếu quán tính và phi quán tính. -Tai sao có thể áp dụng cơ học cổ điển trên Trái Dat? Trái Dat chuyển động xung quanh Mặt Trời có phải là do lực hướng tâm cân bằng với lực li tâm? Vấn đế trọng lực trọng lượng hiện nay được giải quyết như thế nào? Trong bài luận này em xin trình bày những vấn để vừa nêu trên. Em hy vọng nó sẽ là một hành trang nhỏ bé giúp cho các ban sinh viên Sư Phạm trong việc giảng dạy sau này. GVHD: C6 Tran Quốc Ha A.
QUAN NIEM VE CHUYEN DONG TRONG LICH SỬ PHAT TRIEN TRONG VAT LY: I. Chuyển động theo quan niệm vũ tru Aristote: Aristoté ( 384-322 TCN) là một nhà triết học vi dai thời cổ Hy lap. Hoc thuyết của ông cùng với học thuyết của các triết gia Hy Lạp khác: Platồn. Ptôlêmê đã tồn tai sau đó khoảng hai nghìn năm cho đến thời đại Phục Hưng.
Học thuyết của Aristote cho rằng: ** Moi vat đều được tạo nên từ bốn yếu tố: đất, không khí, lửa va nước. Mỗi nguyên tố đều có vị trí tự nhiên của nó. Vị trí tự nhiên của đất là địa cầu, trung tâm bất động của vũ trụ. Ba khối cầu kế tiếp bọc ngoài địa cầu theo thứ tự nước, không khí, lửa.
** Không gian, thời gian là tuyệt đối, vũ trụ tĩnh tai có trung tâm là Trái Dat đứng yên. các ngôi sao ở xa cũng bất động gắn chat trên mặt cầu ngoài cùng là giới hạn của vũ trụ. te SVTH: Lẻ Thi Bảo Ngan GVHD: C6 Trin Quốc Hà. Trong tác phẩm “Vat lý hoc” Ong viết: Bất kỳ vat nào đang chuyển đông cũng sé chỉ dừng lại nếu lực gây ra chuyển động ngừng tác dụng.
Trang thái đứng yên là trang thái được “ưa thích” của mọi vật, mọi vat sẽ lấy trang thái này nếu không có lực tác dụng vào chúng. Như vậy theo quan niệm của Aristote: lực là nguyên nhân của chuyển động. Quan niệm này cũng dẫn đến việc Ông cho rằng vật nang sé rơi nhanh hơn vật nhẹ bởi vì nó có một lực kéo xuống đất lớn hơn! Ở hình | là mô hình địa tâm của Aristot€, mọi thiên thể: Mặt Trời, Mat Trăng, các hành tỉnh.đêù chuyển động quay xung quanh Trái Đất. Ong chia vũ tru ra làm hai phan: Phần trên Mặt Trăng thuộc về thế giới linh thiêng.
Các thiên thể sẽ có hình dạng tròn trịa và chuyển động theo những đường tròn hoàn thiện. Bên dưới Mặt Trăng những chuyển động có dạng đường thẳng, gấp khúc vì thuộc thế giới trần tục tầm thường. Vậy Aristo chia chuyển động ra thành hai loai: chuyển động tròn và chuyển động thẳng. Ông tách biệt hai loại chuyển động này, coi chúng hoàn toàn khác nhau, giữa chúng không hé có mối tương quan.
Mỗi loại chỉ xuất hiện ở một thế giới riêng biệt vì một nguyên nhân thần bí nào đó. Và vì thế chúng sẽ tuân theo các định luật vật lý khác nhau. + Mô hình địa tâm Ptôlêmê: Từ thế kỷ thứ II TCN, thiên văn bất đầu phát triển. việc quan sắt chuyển động của các hành tinh càng tỉnh tế, chính xác hơn.
Các nhà thiên văn thời bấy giờ phát hiện quỹ đạo của các hành tinh có dang nút, SVTH: Lê Thị Bảo Ngắn / / 3 GVHD; Có Tran Quốc Hà Do vẫn giữ quan niệm chuyển đông tròn hoàn thiện chỉ có ở thể giới của Thương Dé nên Piôlêmê đã xây dựng mô hình địa tâm khác để giải thích hiện tượng trên. Các hành tinh vẫn chuyển động theo quỹ đạo E ,những đường tròn gọi là vòng tròn phụ. Tâm của các vòng tròn này wire déu quanh Trái Đất. Mô hình vũ tru địa tâm của Ptolêmê thoả mãn cho việc giải thích một xố đặc điểm về chuyển động nhìn thấy của các thiên thể.
Tuy nhiên mô hình này lai quá phức tap! + Mặc dù vậy, học thuyết của Aristotk và mô hình địa tâm Ptôlê mê đã tổn tại rất lâu sau đó. Bởi lâu đài kiến thức này trừng hợp với SVTH: Lê Thị Bảo Ngân 5 GVHD: Cô Trần Quốc Hà những quan sát ngẫu nhiên của con người. Hằng ngày, Mặt Trời mọc phía Đông, lặn phía Tây, các hành tinh, các vì sao. chuyển đông ngang qua bầu trời.
Còn Trái Dat hầu như không hề “động đậy”! Tất cả điều ấy đều là những cảm nhận chủ quan của mỗi người, không một ai dám đưa ra một mô hình vũ trụ nào khác dù thấy rõ những khiếm khuyết của mô hình địa tâm. Nhưng đến thời đại Phục Hưng, một lý thuyết mang tính cách mạng đã xuất hiện. Đó là một vũ trụ quan tiến bộ của Côpecnic. Mô hình nhật tâm của Copecnic ngược han với thuyết Ptôlêmê: Mặt Trời đứng yên, Trái Đất tự quay tròn quanh một trục và cùng với các hành tỉnh khác chuyển động tròn xung quanh Mặt Trời.
Quan niệm tiến bộ này đã bị xem là quan niệm ki dij vào thé kỷ XVI. Cho nên ngay từ buổi đầu nó đã chịu sự phản đối quết liệt. Vài chục năm sau, các nhà khoa học: G,Bruno, Tycho Brahe, J. Newton đã đưa ra những bằng chứng thuyết phục, chứng minh sự đúng đấn của mô hình Nhật đâm.
SVTH: LêThị Bảo Ngân 5 GVHD: Cô Trin Quốc Hà Đặc biết, bằng định luật vạn vật hấp din, Newton đã giải thích chuyển đông của các hành tình quay trong trường hấp dẫn với Mặt Trời là trung tâm như thé nào. Vậy là, nguyên nhân của các chuyển động đến thời Newton được làm sáng tỏ. Chuyển động theo quan niệm vũ trụ của I.Newton: Ngay từ đấu quyển “Những nguyên lý toán học của triết học tự nhiên”, Newton khẳng định quan niệm vũ trụ của mình như xau: “ Những nguyên nhân như nhau cho kết qủa như nhau, loài người và loài vật cũng thở như nhau, đá rơi ở Châu Âu hay Châu Mỹ thì cũng thế. ánh sáng của bếp lửa không khác gì ánh sáng Mặt Trời, sự phản »g chiếu ánh sáng trên mặt đất cũng tương tự như ở các hành tỉnh” Newton khẳng định: các hiện tượng diễn ra trong không gian cũng tuân theo các định luật vật lý như trên mặt đất.
Không phân biệt loại chuyển động trên Trái Đất hay trong không gian hoàn mỹ bên trên Mặt Trăng như theo học thuyết Aristote. Các định luật của Newton: ** Newton nhận thấy rất rõ là không có sự khác biệt giữa một vật nằm yên với một vật chuyển động thẳng đều. Khi không có một lực nào tác dụng vào vật, nếu vật đang đứng yên thì sẻ tiếp tuc đứng yên, nếu đang chuyển động với vận tốc ¥ sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều với vận tốc + ấy. Day là nội dung của định luật | Newton.
Cho nên lực không phải là nguyên nhân của chuyển động. SVTH: Lê Thị Bảo Ngắn 6 GVHD: Cô Trần Quốc Hà Quỹ đạo chuyển động của vật là đường thẳng, đường tròn hay có dang bất kỳ déu là các dang chuyển đông cơ học bình thường không phải Thượng Đế tạo ra và chúng có mối tương quan với nhau. Lực tạo ra do sự tương tác giữa các vật thể làm vật chuyển từ trạng thái chuyển động này sang trạng thái chuyển động khác. Như vậy, hậu quả thực sự của một lực là làm biến đổi trạng thái chuyển động của vật.
** Trong định luật Il, thể hiện mối quan hệ giữa ba đại lượng: gia tốc, lực tác dụng vào vật và khối lượng của vật. Sự thay đổi vận tốc của vật tỷ lệ thuận với lực tác dụng và tỷ lệ nghịch với khối lượng của vật. Do đó lực tác dụng lên vật không phải là số đo tốc độ của vật. ** Định luật I; một vật tác dụng vào vật khác đều gây ra một phản lực có cùng cường độ, ngược hướng với nó.
Tương tác giữa hai vật bao giờ cũng là tác dụng tương hỗ. Các định luật Newton được xây dựng trong hệ quy chiếu quán tính. Theo ông Mặt Trời đứng yên, hệ quy chiếu có gốc ở tâm Mặt Trời và ba trục hướng tới ba ngôi sao cố định là một hệ quy chiếu quán tính. **Sự phát minh ra định luật Vạn Vật Hấp Dẫn là một bước ngoặt vô cùng quan trọng.
Nguyên nhân gây ra chuyển động theo các quỹ đạo hình bau dục của các hành tinh, vệ tinh trong hệ Mặt Trời được sang tỏ. Lực mà Trái Đất hút các vật về phía mình cũng chính là lực mà Trái Đất giữ Mặt Trăng trên quỹ đạo. Trước đó Galilê ding kính viễn vọng phát hiện Sao Mộc cũng có các vệ tinh quay quanh. Vậy là, tính hấp dẫn tồn tại khắp nơi trongvũ trụ.
Newton khái quát: Mặt Trời hút các hành tình bằng loại lực có cùng bản SVTH: Lê Thị Bảo Ngân ? _ GVHD: Cô Tran Quốc Hà chất với lực của Trái đất hút Mặt Trăng. "Lực này xuất phát từ môi nguyên nhân nào đó. có nguồn gốc tân trong tâm điểm của Mặt trời và các hành tinh, và không hé mất đi tác dung của nó khi tác dung ở xa ngoài những tâm điểm này. Lực này không tác dụng theo tỷ lệ với diện tích bể mặt của vật bị tác dụng (giống như các lực cơ hoc), mà theo tỷ lệ với khối lượng vật chất, và tác dụng của lực này hướng về tất cả mọi hướng, hướng đến những khoảng cách vô tận, Tác dung của lực này luôn giảm đi với bình phương khoảng cách.
Các hành tinh sẽ đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều trong hệ quy chiếu có tâm là Mặt Trời nếu không có lực tác dụng vào nó.Nhưng các hành tinh không chuyển động tự do theo các đường thẳng mà bị kéo. Kết quả chúng chuyển động xung quanh Mặt trời theo những quỹ đạo elip. Newton và không gian- thời gian tuyệt đối: Newton cho rằng trong khoa học và đời sống, không gian mà chúng ta sử dung là không gian tương đối. Nhưng trong thiên nhiên có tôn tại một không gian trống rỗng đứng yên, không liên hệ gì với vật chất là không gian tuyệt đối.