Trọng lượng hay khối lượng, đừng nhầm lẫn?
Bạn đang cân trọng lượng hay khối lượng của mình? Ảnh minh họa.
Đầu tiên hãy xét trường hợp khi bạn đứng lên một chiếc cân, chúng ta dùng cân để đo xem mình nặng bao nhiêu kg (con số này sẽ có trên đồng hồ cân mà bạn thấy, ví dụ: Kim chỉ tới số 60 kg nghĩa là bạn có cân nặng 60 kg).
Câu chuyện tưởng chừng đơn giản trong cuộc sống thường ngày nay lại có thể khiến bạn bị bối rối nếu không hiểu rõ bản chất. Bạn cần hiểu rằng khối lượng là một con số bất biến dùng để chỉ lượng chất tạo thành vật đó (đơn vị:kg).
Còn trọng lượng thì ngược lại, nó là một đại đượng biến đổi vì phụ thuộc cường độ trọng lực tác dụng lên vật (đơn vị: Newton, viết tắt là N).
Quay lại với con số 60 kg mà bạn có khi đứng trên một cái cân, nó là con số chỉ trọng lượng hay khối lượng của bạn. Mọi người thường dùng lẫn lộn hai khái niệm đơn giản mà cũng khá rắc rối này.
Bạn thấy rằng đơn vị cân chính là kg nên nó chính là con số chỉ khối lượng, chính xác! Thế nhưng thật ra chiếc cân ký này đã đo khối lượng bằng cách đo trọng lực trước, sau đó dựa vào trọng lực của Trái Đất để quy đổi ra khối lượng.
Trong vật lý trọng lượng được tính bằng công thức: P = (khối lượng m). (tổng trọng lực tác động lên vật).
Ví dụ: Khi đứng trên chiếc cân để đo như thông thường thì trọng lượng của bạn sẽ là P = m.g (m là hằng số chỉ khối lượng của bạn, con số sẽ không thay đổi dù bạn ở bất cứ đâu trong vũ trụ, g là gia tốc trọng trường bằng 9,8 m/s2, m).
Nếu bạn đem chiếc cân này lên sao Hỏa để đo (nới có trọng lực chỉ bằng 1/3 Trái Đất), khi đó nó sẽ đo trọng lực của bạn khi bị trọng lực sao Hỏa tác động (lực này ít hơn ở Trái Đất 1/3) và khối lượng của bạn sẽ giảm đi 1/3.
Bạn nặng hơn hay nhẹ đi khi ở trên thang máy?
Các lực tác dụng khi lên thang máy. Ảnh minh họa.
Trọng lực của Trái Đất (lực hấp dẫn) tác dụng lên một vật có sự thay đổi theo độ cao của vật so với Trái Đất. Vật càng ở xa Trái Đất thì lực hấp dẫn càng nhỏ.
Chúng ta có thể hình dung một vật đặt ở mặt đất sẽ bị "hút" mạnh hơn cũng vật đó nhưng đặt ở trên một chiếc máy bay. Tuy nhiên sự thay đổi này quá nhỏ, nhất là khi ta xét trường hợp thang máy vì thang máy có độ cao thay đổi so với mặt đất quá nhỏ.
Trong vật lý, lực hấp dẫn là lực hút giữa mọi vật chất và có độ lớn tỷ lệ thuận với khối lượng của chúng và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách của hai vật.
Như vậy, chúng ta thống nhất rằng trọng lực mà Trái Đất tác dụng lên bạn khi ở trong thang máy là hằng số dù bạn đang ở tầng 100 hay ở tầng 1.
Hãy tưởng tượng bạn đang ở trong một chiếc thang máy và đứng trên một chiếc cân ký, khi đó sẽ có 3 trường hợp:
1. Thang máy đứng yên
Lúc này con số chỉ khối lượng cũng tương tự như bạn cân dưới mặt đất vậy. Tức P = mg.
2. Thang máy đi xuống nhanh dần đều với gia tốc a
Gia tốc này cùng hướng với gia tốc trọng lực g (hướng về tâm Trái Đất) nên trong vật lý đây là gia tốc dương). Khi đó, trọng lượng của bạn sẽ được tính theo công thức: P = m(|g-a|) < P = mg (trọng lượng khi đo trên mặt đất).
Điều này nghĩa là bạn sẽ bị nhẹ đi khi thang máy di chuyển xuống dưới nhanh dần đều với gia tốc a.
3. Thang máy đi lên nhanh dần đều với gia tốc a
Ngược lại trường hợp thứ 2, khi đó hướng di chuyển ngược lại với gia tốc a đi lên (ngược hướng với gia tốc trọng trường g). Và trọng lực khi đó sẽ là P = m. (g + a) > P = m.g.
Vậy trọng lượng của bạn sẽ tăng lên khi thang máy di chuyển lên trên với gia tốc a.
Xem video để hiểu rõ hơn:
Bạn nặng hơn hay nhẹ đi khi đi thang máy?
Tham khảo: hoclavui.wordpress.com, enkivillage.com, Ted Ed.
https://hoclavui.wordpress.com/2016/03/16/su-khac-nhau-giua-trong-luong-va-khoi-luong/
http://www.enkivillage.com/how-does-your-weight-change-in-an-elevator.html
Ted Ed