Định luật chỉ ra rằng: “Sức đẩy của nước lên một vật bằng chính trọng lượng nước bị vật đó choán chỗ”.. Kể từ đó, không ai còn quan tâm đến vấn đề này nữa và ngày nay “ Sức đẩy Archimède
Trang 1Sức đẩy archimède – có hay không
Khi nhảy cầu hoặc ngụp lặn trong nước ta luôn có cảm giác bị nước đẩy ngược trở lại Có lẽ chính cảm giác này đã khiến nhà bác học cổ đại Archimède thốt lên thán
từ “Ơ rê ka”! Nổi tiếng và đã cho ra đời định luật về sức đẩy của nước Định luật chỉ ra rằng: “Sức đẩy của nước lên một vật bằng chính trọng lượng nước bị vật đó choán chỗ”
Kể từ đó, không ai còn quan tâm đến vấn đề này nữa và ngày nay “ Sức đẩy Archimède” không những được dùng để giải thích hiện tượng các vật nổi trên nước, còn cả các vật tư bay lên không khí nữa
Vậy bản chất “sức đẩy Archimède” là gì? Liệu cái sức đẩy vô hình và vô giới hạn ấy có thực sự hiện hữu không?
Khi một con tàu trọng tải lớn hàng trăm ngàn tấn chạy trong kênh đào, đôi khi lòng kênh chỉ nhỉnh hơn thân tàu chút ít, tàu vẫn hoạt động bình thường như trên đại dương vậy Lẽ nào một lượng nước ít ỏi trong kênh lại có sức đẩy ghê gớm như vậy?
Nếu “sức đẩy Archimède” là bản chất của nước, tại sao nó lại biến mất trong trạng thái không trọng lượng Chúng ta đã được thấy hình ảnh nước bồng bềnh như mây trên con tàu vũ trụ, lúc đó nó chẳng có sức đẩy gì hết
Quan sát hoạt động của tàu ngầm ta có thể lý giải được đầy đủ vấn đề này Bằng cách hút nước vào hoặc bơm nước ra, tàu ngầm tự điều chỉnh tỷ trọng của mình
để lặn xuống hoặc nổi lên
Khi đạt tỷ trọng lớn hơn 1 tàu sẽ chìm xuống đáy Lúc này, cũng như đáy biển, tàu chịu áp lực cột nước từ phía trên Nhưng cũng có thể coi là giữa tàu và nước không
hề có sức đẩy nào cả
Với tỷ trọng bằng 1 tàu sẽ lơ lửng trong nước Lúc này giữa tàu và nước sẽ không thể có sức đẩy nào vì đó là quan hệ của hai khối vật chất có tỷ trọng bằng nhau
Trang 2Cuối cùng khi tỷ trọng nhơ hơn 1 tàu sẽ nổi lên, giả sử với tỷ trọng 0,5 nó sẽ ở
vị trí nửa chìm, nửa nổi Nửa chìm của tàu do phải chịu cả trọng lượng của nửa nổi phía trên, đương nhiên nó sẽ có tỷ trọng bằng 1 Lúc này, ta lại có mối quan hệ bình đẳng giữa nửa chìm của tàu với nước, chúng đều có tỷ trọng bằng 1 nên không hề đẩy nhau
Nửa chìm này cũng chính là lượng nước bị choán chỗ trong định luật Archimède, nó cũng chính là mớn nước của các tàu thuyền khác Trừ những vật quá nhẹ, không thắng được sức căng mặt ngoài như loài nhện nước, chiếc lông chim… còn bất kỳ vật nhẹ nào cũng có một phần chìm trong nước Phần chìm này có tỷ trọng bằng
1, theo đúng như tính toán của Archimède
Phân tích lực theo cách thông thường (cách 1) vấn đề sẽ rất đơn giản, nhưng xin hỏi tại sao giữa đáy tàu và nước áp lực bằng không, tại sao cá và thợ lặn không hề chịu một sức ép nào cả? Mặt khác khi lượng nước dưới đáy tàu rất ít, ta sẽ thấy sức đẩy này
là không thể hiểu nổi
Xin thử phân tích lực theo cách chỉ cần đến một đại lượng duy nhất là tỷ trọng (cách 2) ta sẽ thấy vấn đề trở nên hết sức dễ hiểu Mọi vật sẽ nằm vào đúng vị trí của
nó, không hề có sức đẩy nào cả
Trọng lượng con tàu
>1
1
<1
Trang 3Cách 1 Cách 2
Ai cũng biết rằng chẳng cần có sức đẩy nào cả, mọi vật có tỷ trọng nhỏ hơn nước đều nổi cũng như mọi vật có tỷ trọng nhỏ hơn không khí đều tự bay lên
Nói cách khác, các chất lỏng và khí, do đặc tính linh hoạt của mình luôn giành
vị trí nằm dưới những vật có tỷ trọng nhỏ hơn chúng
Về hình thức, trong khi các chất lỏng và khí đang giành vị trí nằm dưới các vật nhẹ, động thái này rất giống như chúng đang đẩy các vật đó lên phía trên
Không cần tính toán gì nhiều, cũng chẳng cần đến định luật nào hết, ta có thể nói ngay rằng: nếu một vật có trọng lượng một triệu tấn, khi thể tích của nó là một triệu m3 nó sẽ lơ lửng trong nước, lớn hơn thế nó sẽ nổi và nhỏ hơn thế nó sẽ chìm
Đến đây ta có thể dễ dàng trả lời câu hỏi từ ngàn xưa: tại sao thuyền nổi trên nước? Khi đã loại trừ sức đẩy của nước, ta có thể nói thuyền nổi vì nó chưa đủ điều kiện để chìm hoặc thuyền nổi do bị nước giành vị trí nằm dưới
Vậy toàn bộ trọng lượng con thuyền biến đi đâu? Chính đáy biển sẽ chịu thêm
áp lực đó, và vì vậy độ lớn các con tày là không giới hạn dù là tàu sân bay hay cả những thành phố đều có thể nổi trên mặt nước khi chúng có tỷ trọng nhỏ hơn 1
Tóm lại: Vị trí các vật trong môi trường lỏng và khí do chính tỷ trọng của
chúng sắp xếp Khi có nhiều chất lỏng không hoà tan và nhiều vật rắn khác cùng có mặt, chúng đều có xu hướng chìm xuống phía dưới và lập tức giành vị trí nằm dưới vật hoặc chất có tỷ trọng nhỏ hơn mình.Lúc này ta dễ dàng đọc được thứ tự từ dưới lên trên chỉ cần giựa vào tỷ trọng từ lớn đến nhỏ của chúng Lưu ý một điều là khi tham gia vào khối vật chất chung các vật và chất này không còn tính độc lập Ta không thể cân riêng từng thứ như không thể cân riêng mọtt viên gạch trong bức tường Đó chính
là sự đánh lừa cảm giác của cái cân Archimède, được hiểu sai là sức đẩy của chất lỏng lên vật được cân Như vậy không thể gán cho vật nhẹ nhất nằm trên cùng “sức đẩy
Sức đẩy Archimède
Trang 4Archimède” như thường nghĩ, trong khi thực chất là nó không thể thắng được các vật
và chất kia về tỷ trọng để chìm xuống Nếu thay cách hiểu trạng thái nổi bằng trạng thái không thể chìm được, vấn đề sẽ trở nên hoàn toàn dễ hiểu
Vậy khái niệm “sức đẩy Archimède” là cách hiểu ngược với sức chìm của các
vật trong môi trường lỏng và khí, bản chất của nó chính là sức hút của trái đất
Xét cho cùng, dù là sức đẩy hay sức chìm cũng vô hại, vì cái người ta cần là
“trọng lượng nước bị choán chỗ” được sử dụng để thiết kế tàu bè, luôn là đại lượng chính xác tuyệt đối, không phụ thuộc vào cách hiểu
Nhưng đã là khoa học thì phải là chân lý, mà chân lý thì chỉ có một, liệu chúng
ta có được phép xem xét lại một số suy nghĩ của các bậc tiền bối không?
Để kết luận, xin được diễn đạt lại định luật Archimède theo đúng bản chất của hiện tượng:
“Một vật muốn chìm vào nước bao nhiêu nó phải bù lại đúng trọng lượng nước bị nó choán chỗ”
Hà Nội, ngày ……tháng… năm 2007
Trần Ngọc Nghĩa
Địa chỉ: Trần Ngọc Nghĩa
14 Hai Bà Trưng – Hà Nội
ĐT: 04 8563284 – DĐ: 0913 215049
ước