- ông cho rằng sự chuyển động của các vật thể trên mặt đất và các vật thể trong bầu trời bị chi phối bởi các định luật tự nhiên giống nhau.. - Mấy ngày liền đều như vậy, ông cảm thấy mặt trời chuyển động có quy luật. - Thì ra khi chạy trong cối xay, chuột đã đánh quay một bánh xe, làm các cánh quạt chuyển động. - Theo định luật này thì các hành tinh đều bị mặt Trời hút và Mặt trời cũng bị các hành tinh hút. - Dựa vào định luật vạn vật hấp dẫn, các nhà thiên văn đã nghiên cứu được chính xác chuyển động của các thiên thể và tính trước rất đúng các kì nhật thực và nguyệt thực.. - Chuyển động của máy bay trên bầu trời qua lớp không khí cũng được giải thích và mô tả nhờ vào một cơ sở vật lý được ra đời cách đây hơn 300 năm trước của nhà bác học Issac Newton. - Cuốn sách gồm ba tập: tập một nói về chuyển động của các vật trong môi trường không có sức cản, tập hai nói về chuyển động trong môi trường có sức cản, tập ba nói tới việc áp dụng các kết quả của hai tập trên vào việc. - Với ba định luật chuyển động và định luật vạn vật hấp dẫn nổi tiếng, Newton đã xây dựng môn cơ học mà ngày nay quen gọi là "Cơ học cổ điển".. - Newton cho rằng vũ trụ chuyển động trong không gian trống rỗng trong đó có chứa vật chất, các vật được cấu tạo từ các hạt rất nhỏ bé không thể phân chia được nữa gọi là ngyên tử. - Lực là tác dụng thực hiện lên một vật để thay đổi trạng thái đứng yên hay chuyển động thẳng đều của nó. - Mọi chuyển động có vận tốc V(t) thì lực được xác định. - Khi đã xây dựng được các khái niệm cơ bản của cơ học, Newton cần đến hệ qui chiếu để môt tả các chuyển động cơ học, ông đã đưa ra các khái niệm về không gian và thời gian được hiểu như những hệ qui chiếu.. - Không gian tuyệt đối có 3 chiều, liên tục, vô hạn, đồng nhất, đẳng hướng và không chuyển động.. - Từ đó ông xây dựng định nghĩa chuyển động tuyệt đối và chuyển động tương đối của mọi vật. - Những quan niệm về không thời gian tuyệt đối của Newton la những quan niệm siêu hình, ông cho rằng có thể phát hiện chuyển động tuyệt đối bằng những phương pháp vật lý thích hợp. - Trong vài trăm năm từ 1687 đến 1905 mọi người trên khắp thế giới đều cho lý thuyết của ông là đúng.Tuy nhiên sau này, mọi cố gắng của các nhà khoa học để tìm ra chuyển động tuyệt đối đều thất bại,dẫn đến cuộc khủng hoảng trong vật lý học vào cuối thế kỉ XIX.. - Các định luật cơ bản:. - Sau 7 năm miệt mài nghiên cứu Newton đã tìm ra những định luật tổng quát của cơ học, đó là 3 định luật nổi tiếng.. - Trong nguyên bản, Newton đã phát biểu các định luật đó như sau:. - Đinh luật 1: Bất kì vật nào cũng giữ nguyên trạng thái đứng yên hay chuyển động thẳng đều chừng nào nó còn chưa bị các lực tác dụng bắt buộc phải thay đổi trang thái đó.. - Từ 3 định luật này Newton đã tìm lại được các định luật Kepler. - Nội dung các định luật. - Định luật quán tính nêu lên một đặc tính quan trọng của một vật chuyển động, đó là khuynh hướng giữ nguyên trạng thái chuyển động (quán tính). - Trạng thái chuyển động ở đây được đặc trưng bởi vận tốc (hay tổng quát là động lượng) của chuyển động. - Nếu không chịu tác dụng bởi một tổng lực khác không thì một vật đang đứng yên sẽ đứng yên mãi mãi, và một vật đang chuyển động sẽ chuyển động thẳng đều mãi mãi.. - Định luật 1 chỉ ra rằng lực không phải là nguyên nhân cơ bản gây ra chuyển động của các vật, mà đúng hơn là nguyên nhân. - gây ra sự thay đổi trạng thái chuyển động (thay đổi vận tốc/động lượng của vật).. - Ví dụ, khi xét chuyển động của các vật trên bề mặt Trái đất, người ta thường xem hệ quy chiếu gắn với mặt đất như một hệ quy chiếu quán tính.. - một vật chuyển động cần có lực duy trì chuyển động. - một vật muốn chuyển động cần có lực phát động và khi không còn lực tác động thì vật sẽ giữ nguyên trạng thái chuyển động. - Qua những nghiên cứu từ các quan niệm của các nhà triết học đi trước đã giúp cho Newton có cái nhìn sâu sắc hơn về khối lượng quán tính, khi một vật không chịu lực phát động thì vật đứng yên sẽ đứng yên mãi mãi, vật chuyển đọng thẳng đều sẽ chuyển động thẳng đều mãi mãi.. - Chuyển động quán tính cũng được đề cập rất nhiều trong các thế kỷ trước. - Chẳng hạn chuyển động quán tính được mô tả ở thế kỷ thú 3 TCN bởi nhà triết học Trung Quốc Mo Tzu, thế kỷ 11 do nhà triết học hồi giáo Alhazen và Avicenna, triết học thế kỷ 17. - Dercastes cũng xây dựng định luật nhưng không có một thí nghiệm nào chứng minh xác nhận nó.. - Định luật 2:. - Sự biến thiên động lượng tỷ lệ với lực gây chuyển động và cùng phương với lực tác dụng.. - Hai định luật này có ý nghĩa quan trọng trong việc đơn giản hóa nghiên cứu về chuyển động và tương tác giữa các vật.. - Định luật 2 Newton còn có phát biểu sau: F m a. - Trong đó a: là gia tốc chuyển động (m/s 2. - Vật đứng yên sẽ đứng yên mãi, vật chuyển động thẳng đều vẫn tiếp tục chuyển động thẳng đều.. - Định luật 3:. - Tầm quan trọng và phạm vi ứng dụng của ba định luật Newton. - Các định luật Newton về chuyển động, định luật vạn vật hấp dẫn cùng các công cụ toán học, ông đã cung cấp hệ thống kiến thức giúp giải thích dễ dàng các hiện tượng vật lý.. - Các định luật Newton hoàn toàn đúng trong điều kiện thế giới vĩ mô hàng ngày. - Tuy nhiên, định luật Newton (kết hợp với định luật vạn vật hấp dẫn và điện động lực cổ điển ) không thích hợp để sử dụng giải thích trường hợp nhất định, nhất là trong thế giới vi mô, tốc độ rất lớn gần bằng vận tốc ánh sáng (trong thuyết tương đối rộng , các yếu tố Lorentz), hoặc lực hấp dẫn rất mạnh. - Định luật vạn vật hấp dẫn. - Tuy nhiên Galileo tin rằng các hành tinh 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. - Như các triết gia Hy Lạp, ông không nhận ra mối liên hệ giữa lực làm cho các hành tinh chuyển động với lực hấp dẫn trên Trái Đất.. - Kepler tìm ra 3 định luật chuyển động của các hành tinh, song cũng không giải thích được nguyên nhân nào dã buộc các hành tinh chuyển động như vậy.. - Định 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 Mặt 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 tinh lệ với lập phương bán trục lớn d của quỹ đạo của chúng.. - Trên nền tảng của những ý tưởng ban đầu về lực làm cho các hành tinh chuyển động, kết hợp với các kết quả quan sát, Newton đã từng bước đi đến việc tìm ra lý thuyết về lực hấp dẫn bao hàm cả lực hút các vật trên Trái Đất lẫn chuyển động của các hành tinh quanh Mặt Trời.. - Tóm tắt các suy luận dẫn đến định luật vạn vật hấp dẫn:. - b.1/ Giả sử sau khoảng thời gian t = t 1 - t 0 hành tinh chuyển động được từ A đến B và cũng sau khoảng thời gian như thế t = t 2 - t 1 nó chuyển động từ B đến C.Như vậy trong khoảng thời gian 2 t = t 2 - t 0 hành tinh đã vạch được cung ABC của quỹ đạo ellipse. - Nếu t khá nhỏ có thể coi là cung và dây cung trùng nhau nghĩa là coi như trong khoảng thời gian 2 t hành tinh đã chuyển động trên đường gẫy khúc AB+BC đồng thời cũng có thể thay lực tác dụng liên tục vào hành tinh để bắt nó chuyển động cong bằng một lực tác động tức thời tại B. - Từ A đến B: hành tinh chuyển động theo quán tính. - từ B đến C nó lại chuyển động theo quán tính. - Nếu không có lực tác dụng tại B thì sau khi đến B hành tinh sẽ tiếp tục chuyển động theo quán tính và sau thời gian t = t 2 - t 1 nó sẽ đi được quãng đường BB’= AB. - Mà theo định luật 2 Kepler thì: S SAB S SBC S SBC S SBB. - Theo quy tắc hình bình hành, ta có thể coi chuyển động của hành tinh trên đoạn BC là tổng hợp của hai chuyển động:. - Chuyển động theo quán tính BB’. - Chuyển động có gia tốc theo BC. - Vậy: nguyên nhân buộc hành tinh phải chuyển động theo đường cong quanh Mặt Trời là do nó chịu tác dụng của một lực hướng về phía Mặt Trời, nghĩa là lực đó phải do Mặt Trời gây ra. - Để đơn giản hóa việc tính toán, ta coi như chúng chuyển động tròn quanh Mặt Trời với chu kỳ T1 và T2. - Nhưng theo định luật 3 Kepler:. - Định luật vạn vật hấp dẫn:. - Định luật vạn vật hấp dẫn giữ vai trò to lớn trong khoa học, dặc biệt trong lĩnh vực Thiên văn học. - chứng minh tính đúng đắn của định luật. - Dựa trên định luật vạn vật hấp dẫn, người ta tính toán được khối lượng các thiên thể.. - Kết luận: Với định luật vạn vật hấp dẫn, Newton đã đánh đỗ quan niệm của phái Aristotse cho rằng mọi vật đều bị hấp dẫn về tâm vũ trụ là Trái Đất. - Đây là cây táo nơi mà Newton đã ngồi và là nguồn của định luật hấp dẫn. - Tích phân. - Theo định luật cơ bản thứ nhất của giải tích, nếu F(x) là tích phân bất định của f(x) thì f(x) là vi phân của F(x). - Vấn đề thứ nhất, cho vật thể chuyển động theo một công thức là một hàm số theo thời gian, hãy tìm vận tốc và gia tốc của nó ở một thời điểm bất kỳ. - ngược lại, cho biết gia tốc của một vật thể chuyển động là một hàm số theo thời gian, hãy tìm vận tốc và quãng đường đi được. - Vấn đề này xuất phát từ việc nghiên cứu chuyển động. - Trong chuyển động thì vận tốc và gia tốc thay đổi từ thời điểm này đến thời điểm khác. - Trong vật lý, người ta cần biết chính xác vận tốc hay gia tốc của một vật thể chuyển động tại từng thời điểm. - Đối với bài toán ngược lại, ta gặp một khó khăn là nếu biết vận tốc là một hàm của thời gian ta cũng không thể tìm được quãng đường đi được của vật thể chuyển động vì vận tốc thay đổi từ. - Để nghiên cứu đường đi của ánh sáng qua thấu kính, người ta phải biết gốc mà ở đó tia sáng đập vào thấu kính để áp dụng định luật khúc xạ. - Một vấn đề có tính khoa học khác nữa liên quan đến tiếp tuyến của một đường cong là nghiên cứu chuyển động. - Hướng chuyển động của vật thể chuyển động ở bất kỳ điểm nào của quỷ đạo chính là hướng của tiếp tuyến quỹ đạo.. - Nghiên cứu sự chuyển động của hành tinh liên quan đến các bài toán cực trị, ví dụ tìm khoảng cách ngắn nhất và dài nhất của. - Trong Nguyên tắc toán học Newton đề cập đến sự chuyển động của các vật thể trên bình diện toán học, nhất là sự áp dụng động lực học và luật vạn vật hấp dẫn vào hệ thống mặt trời.. - Kế đó Newton định nghĩa về không gian, thời gian, trình bày những định luật về sự chuyển động và các ứng dụng. - Ngoài ra Newton còn đưa ra các định luật về sự va chạm các vật thể. - Quyển đầu tiên của bộ sách Nguyên tắc toán học, đề cập đến sự chuyển động các vật thể. - Phần thứ hai của quyển này đề cập đến sự chuyển động trong môi trường trở lực, thí dụ như chuyển động dưới nước. - Trong phần cuối Newton đề cập đến sự chuyển động phức tạp của thể lỏng và những bài toán về sự chuyển động này đều được giải đáp. - Ngoài ra Newton có tính các tốc độ của âm thanh và diễn tả bằng toán học sự chuyển động của làn sóng. - Theo thuyết của Descartes những chuyển động của các vật thể trong không trung đều là do cơn lốc mà ra.. - Trái với Descartes, Newton chứng minh bằng thực nghiệm và bằng toán học rằng: “Thuyết bão lốc hoàn toàn mâu thuẫn với những sự kiện thiên văn và không giải thích nổi sự chuyển động của các vật thể trong không gian”.. - Trong phần này Newton đề cập đến những hệ quả thiên văn học của định luật hấp dẫn. - Newton đã khẳng định sự chuyển động của các hành tinh và các vệ tinh, trình bày phương pháp đo khối lượng của mặt trời và các hành tinh, tính tỷ trọng của trái đất, tính sai biệt về năm, trình bày lý thuyết về thuỷ triều, về quỹ đạo của sao chổi, sự chuyển động của mặt trăng và. - Mặt trời cũng chịu sức hút của các hành tinh cũng như hành tinh chịu sức hút của mặt trời, và cũng chuyển động như các hành tinh. - Căn cứ vào trái đất dẹp hai đầu và hơi phình ra ở khoảng xích đạo, Newton suy diễn ra rằng: sức hút ở xích đạo mạnh hơn ở hai đầu - chính hiện tượng này đã giải thích được bí mật sai biệt về niên lịch, giải thích được sự chuyển động hình nón của trục trái đất giống như con quay. - Hơn nữa nghiên cứu nghiên cứu hình thù của mặt đất, Newton còn áp dụng định luật vạn vật hấp dẫn để giải thích hiện tượng thuỷ triều lên xuống. - chổi, Newton giải thích rằng: chuyển động dưới sức hút của mặt trời, sao chổi bay theo một hình bầu dục vô cùng rộng lớn và phải mất nhiều năm mới bay được một vòng. - Trước khi dạy “Định luật vạn vật hấp dẫn”, giáo viên nên giới thiệu cho học sinh các quan điểm về tự nhiên trước Newton, quá trình nghiên cứu tìm ra định luật.