[Góc tranh cãi] Một bài vật lý cơ bản về lực đỡ em bé khi rơi nhưng có tới 3 đáp án khác nhau, hàng loạt thầy giáo, tiến sỹ chuyên Lý phản biện nhau gay gắt

Đầu tiên, một tài khoản trên mạng xã hội đưa ra con số xấp xỉ 350kg và được rất nhiều người chia sẻ. Công thức được sử dụng như sau:

Chiều cao (12 tầng vì tính từ sàn của tầng 13): 3 m x 12 tầng = 36 m

G: 9.8

Z: cho trung bình là 10kg đối với bé 2 tuổi

Wt = 36 x 9.8 x10 = 3.528 J

Như vậy, kết quả tổng khối lượng lúc anh Mạnh đỡ bé là 3528/10 = 352,8 kg 

Ảnh minh họa

 Không đồng tình với con số 350, đến chiều ngày 1/3, Tiến sĩ Vật lý Nguyễn Thành Nam, giảng viên bộ môn Vật lý, Khoa Hóa - Lý Kỹ thuật, Học viện Kỹ thuật Quân sự đưa ra phép tính của mình với đáp án khoảng 170kg.

Bé rơi từ sàn tầng 12, vị anh hùng đỡ ở trần tầng 1, vậy độ cao rơi tự do là 10 tầng, h = 30m.

Với gia tốc rơi tự do g = 9,8 m/s2, bỏ qua sức cản không khí, ta tính được gần đúng tốc độ của bé ngay trước khi được đỡ:

v = căn (2gh) = căn (2 x 9,8 x 30) = 24 m/s = 87 km/h, bằng tốc độ ô tô đi trên đường nhựa ngoài đô thị.

Khối lượng trung bình của bé vào khoảng 13 kg, vậy động lượng ngay trước khi va chạm là: p = mv = 13.24 = 312 Ns.

Gọi t là quãng thời gian xảy ra va chạm, tức là từ thời điểm hai người chạm nhau cho đến khi dừng hẳn thì động lượng sẽ tăng thêm một lượng nữa là: p' = mgt.

Lực tác dụng lên người đỡ cũng bằng phản lực tác dụng vào em bé có độ lớn phụ thuộc vào quãng thời gian t tính từ khi chạm vào bé đến khi dừng hẳn, ta có lực trung bình mà vị anh hùng và em bé phải chịu là: F = (p p')/t = p/t mg

Chính nhờ mái tôn sập xuống làm kéo dài thời gian va chạm so với bình thường nên t dài ra, và do đó làm giảm lực, tức là làm giảm độ nguy hiểm của cú rơi.

Giả sử thời gian va chạm là t = 0,2 s thì lực trung bình là:

F = 312/0,2 127 = 1687 N, tương đương khoảng 169 kg. (Ở đây, thầy Nam đang giả định em bé nặng 13kg. Nếu điều chỉnh cân nặng em bé về 10kg thì F = 1.327N, tương đương khoảng 133kg)

Thầy Nam cũng nói thêm, mọi tính toán trong bài chỉ là ước tính cho vui, đã bỏ qua phần xung lượng do trọng lực tích lũy trong thời gian chuyển động xuống, và bỏ qua các thứ như sức cản. Thầy Nam cũng giả định va chạm chỉ một lần duy nhất chứ không xảy ra thành nhiều đợt, và lực tương tác không đổi trong suốt thời gian va chạm. Tính toán trong bài này chỉ là cái cớ để nói về tư duy vật lý, về vai trò của thời gian va chạm đối với lực tương tác. Thực tế không tính được do va chạm diễn ra thành nhiều đợt, thời gian tương tác không thể biết, lực cản không khí không thể bỏ qua, ... và nhiều yếu tố phức tạp khác nữa.

Gần như cùng lúc với thầy Nam, thầy Đỗ Ngọc Hà cũng khẳng định con số 350 là không chính xác và đưa ra phép tính của mình với đáp án khoảng 700kg.

Ở mức độ gần đúng, ta coi em bé nặng m = 10 kg bị rơi từ độ cao h = 36 m, gia tốc rơi tự do tại chung cư là g = 9,8 m/s².

Anh hùng đỡ cháu bé (lấy gần đúng cả độ hạ đôi tay khi đỡ bé và độ lún của mái tôn) trong quãng đường S = 0,5 m.

Với giả thiết như vậy, ở mức gần đúng ta tính được lực trung bình người hùng đã đỡ cháu bé được tính theo định luật bảo toàn năng lượng như sau:

F.S = mgh ~> F = 7056 N, lực này tương đương với hơn 700 kg.

Các phép tính của thầy Hà và thầy Nam đang nhận được hàng ngàn lượt thích và hàng trăm bình luận, chia sẻ.

Không những vậy, các phép tính này còn thu hút sự chú ý của nhiều chuyên gia vật lý hàng đầu khác, như thầy Mai Văn Túc (khối chuyên Lý, Đại học Quốc gia Hà Nội), tiến sỹ vật lý Nguyễn Văn Khải, Phó Giáo sư, Tiến sĩ Nguyễn Văn Khánh (thầy của thầy Đỗ Ngọc Hà), thầy Vũ Ngọc Anh (Chuyên luyện thi vật lý), thầy Phạm Quốc Toản (chuyên dạy vật lý online). Rất nhiều ý kiến phản biện đã được đưa ra.

Ngoài ra, đích thân thầy Nam và thầy Hà cũng liên tục có những tranh luận gay gắt qua lại với nhau, thông qua các bài đăng trên mạng xã hội.

Tuy nhiên, tính đến thời điểm hiện tại, các chuyên gia vật Lý vẫn chưa thống nhất được con số cuối cùng: Lực mà người đỡ em bé phải chịu là bao nhiêu?