10 Vạn Câu Hỏi Vì Sao – Vật lý – Nguyễn Văn Mậu

***

Nếu có ai nói với bạn rằng sức nặng của một vật thể không phải là cố định mà có thể biến đổi theo những địa điểm khác nhau, liệu bạn có tin không? Song sự thực lại đúng là như vậy. Đưa vật thể đến những địa điểm khác nhau, sức nặng của chúng quả thực có xảy ra sự biến đổi. Một sự việc như thế này đã từng xảy ra: một nhà buôn mua của ngư dân 5000 tấn cá trắm đen của Hà Lan, đưa lên tàu chở từ đó về thủ đô Môgađishu của Xômali, gần xích đạo. Đến nơi, dùng cân lò xo cân lại bỗng thấy thiếu hơn 30 tấn cá. Lạ thật, cá chạy đi đâu nhỉ? Bị mất cắp là điều không thể có, vì trên đường đi, tàu không hề cập bến bờ nào cả. Tiêu hao trong quá trình xếp dỡ cũng không thể nhiều đến thế. Mọi người xôn xao bàn tán, nhưng không ai vạch ra được điều bí ẩn này. Về sau, sự thật cũng được làm sáng tỏ. Cá không bị mất cắp, cũng không phải việc xếp dỡ gây nên hao hụt, mà do sự tự quay của Trái Đất và sức hút của nó. Hoá ra là sức nặng của một vật thể – tức là trọng lực tác động lên nó, là do sức hút của Trái Đất lên vật thể đó tạo ra. Song Trái Đất lại luôn luôn xoay quanh mình, tạo ra một loại lực li tâm tự quay. Vì vậy, độ lớn của trọng lực mà vật thể chịu tác động bằng với hợp lực của sức hút Trái Đất và lực li tâm quán tính của sự tự quay, đúng ra là sức hút của địa tâm trừ đi thành phần thẳng đứng của lực li tâm quán tính của sự tự quay. Vì Trái Đất có hình bầu dục bẹt ở hai đầu, càng gần xích đạo thì khoảng cách giữa mặt đất và địa tâm càng lớn, sức hút Trái Đất cũng lại càng nhỏ. Mặt khác, càng gần xích đạo, lực li tâm tác dụng lên vật thể do sự tự quay của Trái Đất sinh ra lại càng lớn cho nên càng gần xích đạo, trọng lực thực tế tác động lên vật thể càng nhỏ. 5000 tấn cá trắm đen, vận chuyển từ nước Hà Lan có vĩ độ trung bình đến nước Xômali gần xích đạo, trọng lực tác động tất nhiên giảm dần. Đó là lý do vì sao khi cân lại, cá bị hụt hơn 30 tấn. Nếu một vận động viên leo núi nhặt được một tiêu bản nham thạch trên đỉnh Evơret mang về Bắc Kinh, nó sẽ nặng hơn một chút. Còn như có nhà phi hành vũ trụ mang nó vào khoảng không bên ngoài phạm vi sức hút Trái Đất nó sẽ không còn sức nặng nữa. Song, bất kể là sức nặng của vật thể biến đổi ra sao, khối lượng của chúng vẫn không hề thay đổi. Điều đáng chú ý là, sự biến đổi sức nặng của vật thể chỉ có thể cân đo ra được bằng cân lò xo mà thôi. Dùng cân bàn hoặc cân đòn đều không cân đo được, vì hai dụng cụ này đo khối lượng của vật thể (và đơn vị tấn mà ta nói ở trên là tấn lực).