Buzz
Vào ngày 28/2 vừa qua, một bé gái đã rơi từ tầng 12 của một tòa chung cư và may mắn được anh Nguyễn Ngọc Mạnh giúp đỡ để sống sót. Từ sự việc này, những người yêu thích môn Vật lý đã đặt ra một câu hỏi: Lực mà một người phải chịu khi đỡ em bé rơi tự do từ tầng 12 là bao nhiêu? Hiện tại, có đến 3 câu trả lời khác nhau được đưa ra cho bài toán cơ bản này.
Một tài khoản trên mạng xã hội đã đưa ra con số xấp xỉ 350kg và thu hút rất nhiều sự chia sẻ. Cách tính như sau:
Chiều cao (12 tầng tính từ sàn của tầng 13): 3 m x 12 tầng = 36 m
G: 9.8
Z: giả định trung bình là 10kg đối với bé 2 tuổi
Wt = 36 x 9.8 x 10 = 3.528 J
Theo đó, sau khi tính toán, khối lượng tổng cộng khi anh Mạnh đỡ bé là 352,8 kg.
Hình minh họa
Không đồng ý với con số 350, vào chiều ngày 1/3, GS. Tiến sĩ Nguyễn Thành Nam, giảng viên khoa Vật lý, Trường Học viện Kỹ thuật Quân sự, đã tính toán và đưa ra đáp án là khoảng 170kg.
Bé rơi từ tầng 12, anh hùng đỡ ở tầng 1, nên chiều cao rơi tự do là 10 tầng, h = 30m.
Với gia tốc rơi tự do g = 9,8 m/s2, bỏ qua sự cản không khí, ta tính được gần đúng vận tốc của bé ngay trước khi bị đỡ:
v = căn (2gh) = căn (2 x 9,8 x 30) = 24 m/s = 87 km/h, bằng tốc độ ô tô chạy trên đường nhựa ngoài ngoại ô.
Khối lượng trung bình của bé khoảng 13 kg, do đó động lượng trước khi va chạm là: p = mv = 13.24 = 312 Ns.
Cho t là khoảng thời gian va chạm, tức là từ lúc hai người tiếp xúc cho đến khi dừng, động lượng sẽ tăng thêm một lượng p' = mgt.
Lực tác động lên người đỡ bằng phản lực tác dụng vào em bé phụ thuộc vào thời gian t tính từ lúc tiếp xúc với bé đến khi dừng, ta có lực trung bình mà người đỡ và em bé chịu là: F = (pp')/t = p/t mg
Nhờ mái tôn sập xuống kéo dài thời gian va chạm so với bình thường, t tăng, làm giảm lực, giảm nguy hiểm của cú rơi.
Giả sử thời gian va chạm t = 0,2 giây, lực trung bình là:
F = 312/0,2 = 127 = 1687 N, tương đương khoảng 169 kg. (Ở đây, giả định em bé nặng 13kg. Nếu chỉnh cân nặng em bé về 10kg thì F = 1.327N, tương đương khoảng 133kg)
Thầy Nam cũng nói thêm, mọi tính toán chỉ là ước lượng, đã bỏ qua xung lượng do trọng lực tích tụ trong quá trình di chuyển xuống, cũng như các yếu tố như sức cản không khí. Thầy cũng giả định va chạm chỉ xảy ra một lần và lực tác động không đổi trong thời gian va chạm. Các tính toán chỉ để thảo luận về tư duy vật lý, về tác động của thời gian va chạm lên lực tương tác. Trong thực tế, không thể dự đoán được thời gian va chạm, sự phức tạp của lực cản không khí, ... và nhiều yếu tố khác nữa.
Gần đồng thời với thầy Nam, thầy Đỗ Ngọc Hà cũng phủ nhận con số 350 và đưa ra phép tính của mình với kết quả khoảng 700kg.
Cho rằng em bé nặng m = 10 kg rơi từ độ cao h = 36 m, gia tốc rơi tự do tại tòa nhà là g = 9,8 m/s².
Người hùng đỡ bé (tính cả sự hạ đôi tay khi đỡ và sự lún của mái tôn) trên quãng đường S = 0,5 m.
Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng, ta tính lực trung bình người hùng đỡ bé như sau:
F.S = mgh ~> F = 7056 N, tương đương với hơn 700 kg.
Các tính toán của thầy Hà và thầy Nam đang thu hút sự quan tâm của rất nhiều người, nhận được hàng nghìn lượt thích và hàng trăm bình luận, chia sẻ.
Ngoài ra, các phép tính này còn thu hút sự quan tâm của nhiều chuyên gia hàng đầu trong lĩnh vực vật lý, như thầy Mai Văn Túc (khoa Lý, Đại học Quốc gia Hà Nội), tiến sĩ Nguyễn Văn Khải, PGS.TS. Nguyễn Văn Khánh (thầy của thầy Đỗ Ngọc Hà), thầy Vũ Ngọc Anh (giáo viên dạy vật lý), thầy Phạm Quốc Toản (dạy vật lý trực tuyến). Nhiều ý kiến phản biện cũng đã được đưa ra.
Thậm chí, thầy Nam và thầy Hà còn tham gia vào những cuộc tranh luận sôi nổi trên mạng xã hội, đồng thời liên tục chia sẻ quan điểm của mình.
Tuy nhiên, tính đến lúc này, các chuyên gia vật lý vẫn chưa đồng thuận về con số cuối cùng: Lực mà người đỡ em bé phải chịu là bao nhiêu?
