Ai bảo 1 kg thép và 1 kg lông vũ luôn nặng bằng nhau?

Cùng có khối lượng 1 kg, nhưng khi đặt lên cân trong không khí, lông vũ và thép vẫn có thể khiến cán cân nghiêng.

Một cân thép và một cân lông vũ, thứ nào nặng hơn? Câu trả lời tưởng chừng rất đơn giản: cả hai nặng như nhau vì đều có khối lượng 1 kg. Trên thực tế, câu trả lời còn phụ thuộc vào nơi chúng ta đặt chiếc cân. Nếu cân trong môi trường chân không, 1 kg thép và 1 kg lông vũ sẽ cân bằng hoàn toàn. Cả hai có cùng khối lượng nên chịu lực hút của Trái đất như nhau.

kilo-weight-and-feather-l.jpg
Ảnh: A.TREPTE/Shutterstock.

Nhưng khi đưa chiếc cân ra môi trường có không khí, bên chứa thép lại có thể hơi trĩu xuống. Điều này không có nghĩa thép tự nhiên nặng hơn, mà bởi không khí cũng tác động lên những vật được đặt trên cân.

Để hiểu rõ hơn, hãy nghĩ đến một quả bóng bị ấn xuống nước. Nước sẽ đẩy quả bóng lên trên, khiến chúng ta cảm thấy nó nhẹ hơn. Không khí cũng tạo ra lực đẩy tương tự đối với các vật thể, dù lực này nhỏ hơn nhiều nên chúng ta gần như không nhận thấy.

Hiện tượng đó được gọi là lực đẩy nổi. Vật chiếm càng nhiều thể tích thì càng đẩy chỗ nhiều không khí và chịu lực đẩy lên lớn hơn.

Với cùng khối lượng 1 kg, thép rất đặc nên chỉ chiếm một khoảng không gian nhỏ. Trong khi đó, lông vũ có thể tích lớn hơn nhiều. Vì vậy, lông vũ chịu lực đẩy của không khí lớn hơn, khiến lực ép xuống cân giảm đi đôi chút so với thép.

Tuy nhiên, sự chênh lệch này cực kỳ nhỏ. Theo một phép tính được dẫn lại trên IFLScience, với những giả định đơn giản về mật độ vật liệu và không khí, mức khác biệt chỉ khoảng 0,8 g.

Câu chuyện không chỉ dừng lại ở lý thuyết. Năm 2014, một nhóm nhà vật lý đã thực hiện thí nghiệm để kiểm tra hiện tượng này. Thay vì dùng thép và lông vũ, họ chọn một tấm hợp kim đồng mỏng và một khối xốp, hai vật liệu có thể tích và mật độ rất khác nhau.

Ban đầu, các nhà khoa học điều chỉnh để hai vật nằm cân bằng trên một chiếc cân nhạy đặt trong không khí. Sau đó, họ từ từ hút không khí ra khỏi buồng thí nghiệm.

Khi lượng không khí giảm xuống, cán cân bắt đầu nghiêng. Điều thú vị là tấm kim loại lúc này lại cho thấy nó có khối lượng nhỏ hơn khối xốp.

Lý do là lúc đầu, khối xốp chịu lực đẩy của không khí lớn hơn nên cần có khối lượng thực lớn hơn để cân bằng với tấm kim loại. Khi không khí bị hút ra, lực đẩy ấy giảm dần và sự chênh lệch khối lượng mới bộc lộ.

Thí nghiệm cho thấy cách cân một vật có thể ảnh hưởng đến kết quả đo, nhất là khi hai vật có kích thước và mật độ khác nhau. Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Mỹ (NIST) cũng lưu ý rằng lực đẩy của không khí là yếu tố cần tính đến trong những phép đo khối lượng đòi hỏi độ chính xác cao.

Người La Mã cổ đại đưa nước chảy ngược lên dốc bằng cách nào?

Không có máy bơm hiện đại, người La Mã vẫn đưa nước vượt qua những thung lũng sâu và chảy lên cao nhờ hệ thống đường ống cùng áp lực nước.

Những cầu dẫn nước bằng đá đồ sộ là một trong những công trình nổi tiếng còn sót lại từ thời La Mã cổ đại. Được xây dựng cách đây hàng nghìn năm, chúng từng đưa nước từ các nguồn xa xôi về thành phố, phục vụ sinh hoạt, nhà tắm công cộng và đài phun nước.

Phần lớn hệ thống hoạt động nhờ trọng lực. Người La Mã xây dựng các kênh dẫn có độ dốc rất nhỏ để nước tự chảy từ nơi cao xuống nơi thấp. Tuy nhiên, địa hình không phải lúc nào cũng thuận lợi. Khi gặp thung lũng sâu hoặc những đoạn đường phải đi lên dốc, họ cần những giải pháp phức tạp hơn.

Vì sao tia sét luôn tạo thành những đường zic zắc trên bầu trời?

Những đường zic zắc của tia sét không xuất hiện ngẫu nhiên mà được hình thành qua hàng loạt “bước nhảy” cực nhanh trong không khí.

Chúng ta đã quá quen với hình ảnh tia sét ngoằn ngoèo trên bầu trời đến mức hiếm khi tự hỏi vì sao nó lại có hình dạng như vậy. Nếu điện tích cần di chuyển từ đám mây xuống mặt đất, tại sao nó không chọn một đường thẳng ngắn nhất mà liên tục đổi hướng, thậm chí tách thành nhiều nhánh?

Câu hỏi tưởng đơn giản này thực ra khiến các nhà vật lý đau đầu suốt nhiều thập kỷ. John Lowke, nhà vật lý tại Đại học Nam Australia, từng ví von rằng con người có thể dự đoán thời điểm nhật thực và nguyệt thực với độ chính xác rất cao, nhưng vẫn còn những bí ẩn lớn quanh một hiện tượng quen thuộc như sét. Năm 2022, ông và đồng nghiệp Endre Szili đưa ra một cơ chế có thể giải thích cách những đường zic zắc ấy hình thành.

Con người vừa tạo ra đồng hồ nguyên tử lutetium chính xác nhất thế giới

Các nhà khoa học tại Đại học Quốc gia Singapore (NUS) vừa chế tạo một đồng hồ nguyên tử sử dụng lutetium để đo thời gian được cho là chính xác nhất thế giới hiện nay.

Theo nhóm nghiên cứu, đồng hồ có thể đo tần số tới 19 chữ số thập phân, với độ không chắc chắn chỉ 1 phần trong 10 tỷ tỷ.

“Tôi tin rằng thứ chúng tôi có hiện nay là chiếc đồng hồ chính xác nhất thế giới”, Murray Barrett, trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết.

Đọc nhiều nhất

Tin mới

Bí ẩn bọt biển lớn nhất thế giới to bằng ô tô

Bí ẩn bọt biển lớn nhất thế giới to bằng ô tô

Ở độ sâu hơn 2.000m dưới Thái Bình Dương, các nhà khoa học từng phát hiện một con bọt biển có kích thước tương đương chiếc ô tô nhỏ. Dù đã được tìm thấy hơn 10 năm, sinh vật khổng lồ này vẫn còn nhiều bí ẩn.