Vì sao lật đật không bao giờ ngã
|
Với những bạn trẻ 7x - 8x, món đồ chơi lật đật không mấy xa lạ gì. Món đồ chơi quen thuộc dù có lắc lư thế nào, lắc trái nghiêng phải, đổ đằng trước ngả ra sau nhưng lật đật không bao giờ ngã... Thế nhưng cơ chế nào khiến lật đật không bao giờ đổ nhỉ, bạn biết không? Chúng ta được học rằng, muốn cho vật ổn định, không bị đổ ngã thì phải thỏa mãn đủ 2 điều kiện. Thứ nhất, đó là diện tích đáy phải lớn. Thứ hai, trọng lượngcủa vật thể phải tập trung ở phần đáy, trọng tâm vật phải thấp. Do đó, nếu diện tích đáy càng lớn, trọng tâm vật càng thấp thì vật thể đó càng ổn định, không dễ bị quật ngã.
 Lật đật được cho là 1 trong những ví dụ điển hình cho nguyên lý này. Chơi với lật đật bạn biết đấy, phần thân của lật đật rất nhẹ, chỉ có phần thân dưới của chúng nặng thôi. Phần nặng này có thể là 1 miếng sắt, hay chì. Do đó, trọng tâm của lật đật rất thấp. Mặt khác, phần thân dưới lật đật khá to, lại tròn nhẵn nên rất dễ dao động. Khi lật đật đổ nghiêng về 1 bên, khoảng cách giữa điểm tựa (điểm tiếp xúc giữa con lật đật và mặt sàn) với trọng tâm của vật sẽ thay đổi. Độ nghiêng của lật đật càng lớn thì khoảng cách điểm tựa với trọng tâm lớn theo, dưới tác động của trọng lực lật đật sẽ luôn lắc lư quanh điểm tựa cho đến khi khôi phục vị trí cũ.Do đó, chúng sẽ không bao giờ bị đổ cả. Trong vật lý đây được gọi là cân bằng ổn định - những vật thể tĩnh sau khi chịu sự tác động nhỏ có thể tự khôi phục trạng thái cân bằng của vị trí ban đầu. Giờ thì bạn biết vì sao lật đật dù có bị "quật ngã" hướng nào cũng luôn tự mình "đứng lên" được rồi chứ? Tại sao con lật đật lại không bao giờ đổ? Viên gạch hình vuông rất chắc chắn, nhưng nếu xếp nhiều viên gạch thành một chồng gạch cao thì rất dễ bị đổ. Một chiếc bình đựng nước chỉ đổ đầy một nửa bình thì bình đứng rất vững, nhưng nếu chiếc bình không có nước hoặc đựng đầy nước thì lại rất dễ đổ. Giải thích nguyên nhân con lật đật không bao giờ đổĐây là hai ví dụ trên cho thấy, để một vật thể được đứng vững, không dễ bị đổ, phải thoả mãn hai điều kiện sau: Thứ nhất, diện tích đáy của nó phải lớn; thứ hai, trọng lượng của nó phải tập trung hết vào phần đáy và trọng tâm phải thấp. Trọng tâm của vật thể phải là điểm hợp lực của trọng lực. Đối với bất cứ vật thể nào, nếu diện tích đáy của nó càng lớn, trọng tâm càng thấp, thì nó càng vững vàng, ổn định và không dễ bị đổ. Ví dụ: vật có kiến trúc hình tháp luôn là phía dưới lớn, phía trên nhọn. Hay khi vận chuyển hàng hóa, phải đặt hàng hoá nặng xuống dưới, nhẹ lên trên. Con lật đật là một vật điển hình có cấu tạo tuân theo nguyên lý này. Toàn thân con lật đật đều rất nhẹ. Chỉ có phần dưới của nó là có một miếng chì hay sắt tương đối nặng, và vì thế trọng tâm của nó rất thấp. Mặc khác, phần dưới của con lật đật to, tròn trịa, rất dễ lắc lư. Khi con lật đật nghiêng về một bên, do điểm tựa (điểm tiếp xúc giữa con lật đật và mặt bàn) có sự thay đổi, trọng tâm và điểm tựa không cùng trên một đường thẳng, lúc này, dưới tác động của trọng lực, con lật đật sẽ lắc lư quanh điểm tựa cho đến khi khôi phục lại vị trí bình thường. Mức độ nghiêng của con lật đật càng lớn, hiệu quả lắc lư mà trọng lực tạo ra cũng càng lớn khiến cho xu thế khôi phục lại vị trí ban đầu càng rõ ràng, vì vậy, con lật đật không bay giờ bị đổ. Giống như con lật đật, những vật thể tĩnh sau khi chịu sự tác động nhỏ có thể tự khôi phục trạng thái cân bằng của vị trí ban đầu, trong vật lý học gọi là cân bằng ổn định. Còn các vật thể hình cầu như quả bóng bàn, quả bóng đá, hay bóng chuyền, sau khi chịu ngoại lực, chúng có thể duy trì sự thăng bằng ở bất kỳ vị trí nào. Trạng thái này gọi là thăng bằng ở mọi vị trí. Những vật thể có thể thăng bằng ở mọi ví trí có trọng tâm và điểm tựa ở trên cùng một đường thẳng, độ cao của trọng tâm không bao giờ thay đổi, chiếc bút được đặt nằm ngang trên bàn chính là một loại thăng bằng ở mọi vị trí, dù nó có lăn đi đâu thì độ cao trọng tâm cũng không bao giờ thay đổi. Cập nhật: 03/11/2017 Với những bạn trẻ 7x - 8x, món đồ chơi lật đật không mấy xa lạ gì. Món đồ chơi quen thuộc dù có lắc lư thế nào, lắc trái nghiêng phải, đổ đằng trước ngả ra sau nhưng lật đật không bao giờ ngã... Thế nhưng cơ chế nào khiến lật đật không bao giờ đổ nhỉ, bạn biết không?Chúng ta được học rằng, muốn cho vật ổn định, không bị đổ ngã thì phải thỏa mãn đủ 2 điều kiện. Thứ nhất, đó là diện tích đáy phải lớn. Thứ hai, trọng lượngcủa vật thể phải tập trung ở phần đáy, trọng tâm vật phải thấp.Do đó, nếu diện tích đáy càng lớn, trọng tâm vật càng thấp thì vật thể đó càng ổn định, không dễ bị quật ngã. Lật đật được cho là 1 trong những ví dụ điển hình cho nguyên lý này. Chơi với lật đật bạn biết đấy, phần thân của lật đật rất nhẹ, chỉ có phần thân dưới của chúng nặng thôi. Phần nặng này có thể là 1 miếng sắt, hay chì. Do đó, trọng tâm của lật đật rất thấp. Mặt khác, phần thân dưới lật đật khá to, lại tròn nhẵn nên rất dễ dao động. Khi lật đật đổ nghiêng về 1 bên, khoảng cách giữa điểm tựa (điểm tiếp xúc giữa con lật đật và mặt sàn) với trọng tâm của vật sẽ thay đổi. Độ nghiêng của lật đật càng lớn thì khoảng cách điểm tựa với trọng tâm lớn theo, dưới tác động của trọng lực lật đật sẽ luôn lắc lư quanh điểm tựa cho đến khi khôi phục vị trí cũ.Do đó, chúng sẽ không bao giờ bị đổ cả. Trong vật lý đây được gọi là cân bằng ổn định - những vật thể tĩnh sau khi chịu sự tác động nhỏ có thể tự khôi phục trạng thái cân bằng của vị trí ban đầu. Giờ thì bạn biết vì sao lật đật dù có bị "quật ngã" hướng nào cũng luôn tự mình "đứng lên" được rồi chứ?
Link bài gốc Lấy link |
