Khi thường xuyên phải đi thang máy, bạn có bao giờ từng thắc mắc “mình nhẹ đi hay nặng hơn khi ở trong thang máy đang di chuyển?”. Bài viết dưới đây Đông Đô sẽ giúp bạn có câu trả lời.

Quay về những kiến thức vật lý để phân biệt rõ rõ trọng lượng và khối lượng.

Nói một cách dễ hiểu thì khối lượng là một con số bất biến dùng để chỉ lượng chất tạo thành vật đó và có đơn vị là kg. Còn trọng lượng là một đại lượng biến đổi vì phụ thuộc cường độ trọng lực tác dụng lên vật và có đơn vị là N - Newton. Ví dụ thực tế khi bạn đứng trên 1 chiếc cân để đo cân nặng của mình. Ví dụ, kim của cân chỉ tới số 60kg thì đây là số cân nặng của bạn. Vậy 50kg chính là khối lượng của bạn. Để đo được trọng lượng của bạn, chiếc cân đó đã đo trọng lực trước, sau đó dựa vào trọng lực của Trái Đất để quy đổi ra khối lượng.

Công thức tính trọng lượng: P = (khối lượng m) x (tổng trọng lực tác động lên vật)

Ví dụ: Khi đứng trên chiếc cân thông thường, trọng lượng của bạn được tính theo công thức:

P = m.g

m: Hằng số chỉ khối lượng của bạn, dù bạn ở bất cứ đâu trong vũ trụ con số này sẽ không thay đổi.

g: Gia tốc trọng trường bằng 9,8 m/s2.

Bạn nặng hơn hay nhẹ đi khi ở trên thang máy?

Ảnh minh họa về các lực tác dụng khi con người ở trong thang máy.

Tùy theo độ cao của một vật so với Trái Đất mà trọng lực của Trái Đất (lực hấp dẫn) tác dụng lên nó sẽ có sự thay đổi. Một vật càng ở xa Trái Đất thì lực hấp dẫn của nó càng nhỏ.

Ví dụ, một vật ở mặt đất sẽ bị "hút" mạnh hơn so với đặt vật đó trên một chiếc máy bay. Tuy nhiên sự thay đổi này là cực kỳ nhỏ.

Nếu xét trường hợp thang máy thì sự thay đổi này lại càng nhỏ 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, tỷ lệ thuận với khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách của hai vật.

Như vậy, chúng ta thống nhất rằng dù bạn đang ở tầng 100 hay ở tầng 1 thì trọng lực mà Trái Đất tác dụng lên bạn khi ở trong thang máy là hằng số.

Nếu bạn đang ở trong một chiếc thang máy và đứng trên một chiếc cân ký, sẽ có 3 trường hợp xảy ra.

1. Thang máy đứng yên

Lúc này con số chỉ khối lượng của bạn trên chiếc cân cũng tương tự như bạn cân dưới mặt đất vậy. Tức P = mg.

>> Bạn giữ mức cân nặng như bình thường

2. Thang máy đi xuống nhanh dần đều với gia tốc a

Gia tốc này và gia tốc trọng lực g (hướng về tâm Trái Đất) cùng hướng nên 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 khi thang máy di chuyển xuống dưới nhanh dần đều với gia tốc a bạn sẽ bị nhẹ đi. 

3. Thang máy đi lên nhanh dần đều với gia tốc a

Gia tốc a đi lên nên ngược hướng với gia tốc trọng trường g. Và khi đó trọng lực sẽ là:

P = m. (g + a) > P = m.g

Vậy khi thang máy di chuyển lên trên với gia tốc a, trọng lượng của bạn sẽ tăng lên.

Như vậy với mỗi trạng thái của thang máy di chuyển lên, xuống, đứng yên thì khối lượng và trọng lượng của bạn sẽ có sự thay đổi. Thực tế những hiện tượng trong cuộc sống tưởng chừng là điều hiển nhưng lại được lý giải bởi những nguyên lý, công thức rất khoa học.