Làm thế nào để lông vũ rơi xuống nhanh chóng?

Nếu bạn nắm trứng bằng ngón tay rồi thả ra, điều gì sẽ xảy ra? Nó có bay lên trần nhà không? Chắc chắn không! Nó sẽ rơi xuống đất và có thể bị vỡ. Tại sao vậy? Đúng rồi. Tất cả đều do một lực nhỏ được gọi là trọng lực.

Nhờ vào trọng lực, chúng ta có thể đứng vững trên mặt đất. Nếu không có trọng lực, chúng ta có thể trôi thẳng vào không gian bên ngoài. Thay vào đó, Trái Đất luôn hút chúng ta về phía tâm của nó, giữ chúng ta ở trên mặt đất.

Mọi vật thể có khối lượng đều tạo ra sức hút hấp dẫn trên mọi thứ xung quanh. Lực hút đó được xác định bởi khối lượng của các vật thể. Các vật thể có khối lượng lớn, như Trái Đất, tạo ra một lực hút mạnh trên những vật thể gần chúng, như con người và động vật.

Ngoài việc hút những vật thể khác về phía mình, Trái Đất cũng làm tăng tốc những vật thể đó khi chúng tiếp cận mặt đất. Nói cách khác, vật thể di chuyển nhanh hơn khi nó càng gần Trái Đất. Quan trọng hơn, các quy tắc khoa học cho chúng ta biết rằng tất cả các vật thể – bất kể khối lượng của chúng – đều tăng tốc cùng mức độ khi chúng rơi tự do.

Nhà khoa học người Ý Galileo Galilei tính toán tốc độ rơi của các vật thể. Theo tính toán của ông, một vật thể bị thả tự do sẽ rơi xuống đất với tốc độ 9,8 mét trên giây, bình phương.

Nhưng điều đó làm sao có thể? Nó dường như đi ngược lại với kinh nghiệm của chúng ta với thế giới xung quanh. Ví dụ, nếu bạn cầm một chiếc lông vũ trong một tay và một viên gạch trong tay kia và thả chúng cùng một lúc, chúng sẽ không chạm đất cùng một lúc. Phải không?

Điều nào sẽ chạm đất trước? Nếu bạn nói là viên gạch, bạn đúng rồi! Nhưng tại sao lại như vậy? Nếu trọng lực khiến các vật thể rơi xuống Trái Đất với cùng một tốc độ, tại sao viên gạch lại chạm đất trước lông vũ?

Đáp án nằm trong một khái niệm khoa học khác: lực cản không khí. Không khí hiện diện xung quanh chúng ta. Những phân tử không khí đẩy lẫn nhau và đẩy lên các vật thể khác. Chúng tạo ra một lực ma sát đẩy lên bất cứ thứ gì đang rơi. Galileo cũng phát hiện ra rằng càng trọng lượng của một vật thể càng nhỏ, nó sẽ bị ảnh hưởng ít hơn bởi lực cản không khí. Các vật thể ít mật độ sẽ bị làm chậm lại nhiều hơn bởi lực cản không khí.

Điều này giải thích vì sao một chiếc lông vũ rơi xuống đất rất chậm khi bị thả. Trên mặt khác, một viên gạch sẽ rơi nhanh – như không có không khí xung quanh nó. Các nhà khoa học đã kiểm tra các lý thuyết này sẽ nói với bạn rằng, nếu bạn thả một chiếc lông vũ trong một không gian hút chân không (một hợp chất không có không khí), nó sẽ rơi với cùng một tốc độ như viên gạch!

Thật thú vị, phải không? Hãy nghĩ về lần cuối cùng bạn thả một thứ gì đó. Đó có phải là một tờ giấy không? Một chùm chìa khóa? Một quả bóng quần vợt? Lực cản không khí sẽ ảnh hưởng khác nhau đối với mỗi mục này. Bạn nghĩ thứ nào sẽ rơi nhanh nhất?

Thử xem sao

Chúng tôi hy vọng bài viết về lông vũ hôm nay đã thực sự thu hút sự quan tâm của bạn! Nếu bạn muốn biết thêm, hãy mời một người bạn hoặc thành viên trong gia đình và tham khảo những hoạt động thú vị khác sau đây:

  • Quan sát trực tiếp cách các vật có mật độ và kháng hơi khác nhau rơi với tốc độ khác nhau. Lấy một chiếc lông, một cái thìa và các vật khác. Viết chúng xuống trên một tờ giấy và đưa ra dự đoán về những vật nào sẽ rơi nhanh nhất. Sau đó, đặt dự đoán của bạn vào thử nghiệm. Thả từng vật bằng cách đẩy chúng khỏi mép bàn. Đảm bảo rằng mỗi vật rơi từ cùng một độ cao. Những vật nào rơi nhanh nhất? Dự đoán của bạn có đúng không? Bạn có gặp bất kỳ kết quả bất ngờ nào không?
  • Hãy tưởng tượng một cuộc sống không có trọng lực. Ban đầu, có vẻ như việc bay lơ lửng trong không gian bất cứ khi nào bạn muốn sẽ thú vị. Tuy nhiên, liệu nó có trở thành sự mệt mỏi sau này không? Cuộc sống hàng ngày của bạn sẽ thay đổi như thế nào? Bạn sẽ tham gia vào các môn thể thao, tắm hoặc ăn một tô ngũ cốc như thế nào? Hãy suy nghĩ về những khác biệt mà những hoạt động này sẽ có trong một thế giới không có trọng lực. Sau đó, viết một câu chuyện ngắn về cuộc sống sẽ như thế nào. Bạn sẽ thích nghi như thế nào? Loại phát minh nào sẽ cần thiết để làm cho cuộc sống trở nên bình thường hơn? Hãy thưởng thức khám phá các khả năng của cuộc sống không có lực lượng vật lý mà chúng ta thường coi là hiển nhiên!
  • Bạn sẵn sàng với một thách thức chưa? Truy cập trực tuyến và tìm hiểu cách tái tạo thí nghiệm của Galileo để tính gia tốc do trọng lực. Đảm bảo bạn có đủ tài liệu cần thiết trước khi bắt đầu. Luôn luôn là ý tưởng tốt để tìm sự trợ giúp từ người lớn. Bạn sẽ cần sử dụng kỹ năng khoa học và toán học của mình để cố gắng tái tạo quá trình của Galileo. Thật tuyệt vời khi anh ấy có thể rút ra kết luận bằng cách sử dụng vật liệu đơn giản và các thí nghiệm cơ bản, mà không cần sự trợ giúp của công nghệ hiện đại. Bạn có muốn trở thành một nhà khoa học trong thời đại của Galileo không? Tại sao hoặc tại sao không?

Nguồn tham khảo

  • http://www.physicsclassroom.com/mmedia/newtlaws/efar.cfm (truy cập ngày 12 tháng 9 năm 2020)
  • https://www.khanacademy.org/science/physics/newton-gravitation/gravity-newtonian/v/would-a-brick-or-feather-fall-faster (truy cập ngày 12 tháng 9 năm 2020)
  • http://www.infoplease.com/cig/science-fair-projects/some-objects-fall-faster-others.html (truy cập ngày 12 tháng 9 năm 2020)
  • http://www.physics4kids.com/files/motion_gravity.html (truy cập ngày 12 tháng 9 năm 2020)

1. Trọng lượng của một chiếc lông vũ ảnh hưởng đến tốc độ rơi của nó như thế nào?

Trọng lượng của một chiếc lông vũ không ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ rơi của nó. Trong một không gian chân không, nơi không có sự cản trở từ không khí, tất cả các vật thể rơi với cùng một tốc độ bất chấp trọng lượng của chúng. Điều này được gọi là nguyên tắc tương đương. Tuy nhiên, trong bầu khí quyển của Trái Đất, lông vũ trải qua sự cản trở từ không khí, làm chậm đi quá trình rơi của chúng. Trọng lượng nhẹ của một chiếc lông vũ có nghĩa là nó có diện tích bề mặt lớn hơn so với khối lượng của nó, dẫn đến cản trở từ không khí nhiều hơn. Do đó, lông vũ rơi chậm hơn so với các vật thể nặng hơn như đá.

2. Hình dạng của một chiếc lông vũ có ảnh hưởng đến tốc độ rơi của nó không?

Đúng, hình dạng của một chiếc lông vũ có thể ảnh hưởng đến tốc độ rơi của nó. Lông vũ thường nhẹ và có diện tích bề mặt lớn, điều này có nghĩa là chúng trải qua nhiều cản trở từ không khí so với các vật thể có mật độ cao hơn. Hình dạng của một chiếc lông vũ có thể xác định cách không khí chảy xung quanh, ảnh hưởng đến lực cản mà chúng gặp phải. Lông vũ với hình dạng thon gọn, chẳng hạn như của chim, được thiết kế để giảm lực cản và nâng cao hiệu suất bay. Hình dạng thon gọn này cho phép chúng rơi nhanh hơn so với lông vũ có hình dạng không đều hoặc không có tính khí động học như vậy.

3. Có thể lông vũ đạt được vận tốc cực đại khi rơi không?

Đúng, lông vũ có thể đạt được vận tốc cực đại khi rơi trong bầu khí quyển của Trái Đất. Vận tốc cực đại là vận tốc tối đa mà một vật thể có thể đạt được khi rơi, khi lực hấp dẫn kéo nó xuống được cân bằng bởi lực cản từ không khí đẩy ngược lại. Tuy nhiên, vận tốc cực đại của một chiếc lông vũ chậm hơn nhiều so với các vật thể có mật độ cao hơn do diện tích bề mặt lớn hơn và khối lượng thấp hơn. Lông vũ có cấu trúc giống lông vũ gây ra sự rối loạn trong không khí, tăng cản trở và ngăn chúng đạt được tốc độ cao trong quá trình rơi tự do.

4. Có những yếu tố nào có thể ảnh hưởng đến tốc độ rơi của lông vũ?

Đúng, có một số yếu tố có thể ảnh hưởng đến tốc độ rơi của lông vũ. Mật độ của không khí có thể ảnh hưởng đến lực cản từ không khí mà lông vũ trải qua, vì không khí có mật độ cao tạo ra nhiều lực cản hơn. Hình dạng và kích thước của lông vũ cũng đóng vai trò, vì lông vũ có diện tích bề mặt lớn và hình dạng không đều trải qua nhiều lực cản từ không khí hơn. Ngoài ra, các lực bên ngoài như gió hoặc các dòng không khí khác có thể ảnh hưởng đến tốc độ rơi của lông vũ bằng cách làm chậm hoặc làm nhanh quá trình rơi của nó. Tổng thể, trong khi trọng lượng của một chiếc lông vũ không ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ rơi của nó, các yếu tố khác nhau liên quan đến hình dạng, kích thước và môi trường xung quanh có thể ảnh hưởng đến tốc độ rơi của nó.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *