Sự quay của Trái Đất và gia tốc trọng trường

32

Vật lý 8, 9, 10

Ghi chú “Sự quay của Trái đất và Gia tốc của Trọng lực,” được xuất bản dưới đây, mang đến cơ hội nghiên cứu về tám loại kinh điển, ghi chú “Hai loại hệ thống điện” cho chín loại kinh điển và “Pricile Fermat” cho mười loại kinh điển.
Các tài liệu được chuẩn bị bởi I.K. Belkin.

Sự quay của Trái Đất và gia tốc trọng trường

Sách giáo khoa “Vật lý 8” trang 104 viết: “Sự quay của Trái đất dẫn đến hiện tượng gia tốc trọng trường thay đổi so với bất kỳ vật thể nào trên bề mặt Trái đất, là khác nhau ở những điểm khác nhau”. Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu nguyên nhân của sự khác biệt này.

Về chuyển động, như đã biết, chuyển động của cùng một cơ thể, nhưng so với các hệ thống báo cáo khác nhau chuyển động tương đối với nhau, trông có vẻ khác nhau. Quỹ đạo chuyển động, tốc độ và gia tốc là khác nhau.

Nếu một trong các hệ thống báo cáo chuyển động tương đối với nhau với tốc độ không đổi (không có gia tốc), thì tốc độ $\vec{v}$ của cơ thể so với một trong các hệ thống báo cáo, thường được chấp nhận là đứng yên, bằng $\vec{v}_1 + \vec{v}_2$, trong đó $\vec{v}_1$ là tốc độ của cơ thể so với hệ thống chuyển động và $\vec{v}_2$ là tốc độ của hệ thống chuyển động so với hệ thống đứng yên. Gia tốc của vật so với cả hai hệ trong trường hợp này là như nhau (như người ta nói, nó là tuyệt đối).

Sẽ là một vấn đề khác nếu một trong các hệ thống báo cáo chuyển động tương đối với nhau với gia tốc. Khi đó, không chỉ tốc độ, mà cả gia tốc so với gia tốc $\vec{a}$ của vật so với hệ thống báo cáo đứng yên cũng bằng tổng của các gia tốc $\vec{a}_1$ và $\vec{a}_2$, trong đó $\vec{a}_1$ là gia tốc của vật so với hệ chuyển động và $\vec{a}_2$ là gia tốc của hệ chuyển động so với hệ đứng yên, nghĩa là

$$\vec{a} = \vec{a}_1 + \vec{a}_2.$$

Một ví dụ điển hình của trường hợp này là sự rơi tự do của một vật xuống Trái đất. Khi Trái đất quay quanh trục của nó, hệ thống báo cáo liên quan đến bất kỳ điểm nào trên bề mặt của nó sẽ di chuyển với gia tốc. Do đó, gia tốc của một vật rơi so với hệ đứng yên phải bằng tổng gia tốc của vật rơi so với hệ chuyển động và gia tốc của hệ chuyển động so với hệ đứng yên.

Một hệ thống báo cáo cố định có thể được liên kết với một số vật thể không thay đổi, chẳng hạn như với Mặt trời. Nhưng bạn có thể làm điều đó dễ dàng hơn mà không cần rời khỏi Trái đất. Rốt cuộc, có những điểm trên bề mặt Trái đất không tham gia vào quá trình quay của nó. Đây là những bề mặt của Trái đất mà trục quay đi qua. Vì vậy, để tìm giá trị gia tốc của một vật rơi so với hệ quy chiếu đứng yên thì cần phải thay đổi gia tốc trọng trường ở cực Trái đất. Để làm điều này, bạn có thể lắp một thước có các vạch chia trên cột (Hình 1) và, ví dụ, sử dụng phương pháp strokosoppic, thay đổi gia tốc của vật rơi dọc theo thước. Thước và hệ tọa độ đi kèm với nó sẽ là hệ thống báo cáo cố định cho chúng ta. Vì nó miễn phí

Hình 1. Hình 2.