Tại sao lại có lực hấp dẫn?

Có bao giờ bạn thắc mắc: tại sao những viên bi tròn lại lăn xuống dễ hơn là lăn ngược lên trên? Để hiểu điều này, chúng ta cần phải biết lực hấp dẫn là gì.

Dường như có thứ gì đó giữ chúng ta luôn ở trên mặt đất. Nó làm chúng ta đập mạnh xuống sàn nếu ngã, hoặc khiến các viên bi lăn xuống dốc.

Bạn đã bao giờ nhảy trên một tấm bạt lò xo chưa? Khi ở trên không, cánh tay của bạn sẽ nhẹ nhành hơn, tóc bay ra khỏi đầu. Bạn cảm thấy nhẹ như lông hồng, nhưng không quá lâu. Khi rơi trở lại tấm bạn lò xo, bạn cảm thấy nặng hơn, nặng đến nỗi tấm bạt lò xo phải xẹp xuống ngay.

Một ý nghĩ hạnh phúc

Hơn 100 năm trước, một người đàn ông trẻ tuổi tên là Albert Einstein đã suy nghĩ đến điều này khi anh đang ngồi trên bàn làm việc trong 1 văn phòng ở Thụy Sĩ.

Anh chợt nảy ra một ý tưởng khiến bản thân thích thú đến mức nhảy dựng lên. Nhiều năm sau, Albert Einstein tiết lộ rằng, đây là ý nghĩ hạnh phúc nhất trong cuộc đời anh.

Albert Einstein (1879 - 1955).

Albert Einstein nghĩ về cách chúng ta cảm thấy nhẹ nhàng khi đang di chuyển tự do trong không khí (chẳng hạn như nhảy trên tấm bạt lò xo), hay cảm giác chúng ta bị đẩy lùi vào ghế khi xe tăng tốc đột ngột (còn gọi là gia tốc). Ô tô là thứ hoàn toàn mới vào thời điểm đó.

Anh nhận ra, thứ giữ chúng ta trên mặt đất giống hệt như cảm giác bị xô đẩy khi xe tăng tốc. Anh ta nhận ra tất cả chỉ đều là sự thay đổi tốc độ, bao gồm cả chiếc xe ô tô của bạn, viên bi hay thậm chí là khi bạn rơi xuống trên tấm bạt lò xo.

Sai lệch tốc độ

Albert Einstein mất thêm 8 năm suy nghĩ trước khi biến mọi thứ trở nên hợp lý.

Lời giải thích đầy đủ rất phức tạp. Nhưng chúng ta vẫn có thể sử dụng một số đồ chơi để giải thích tại sao viên pin lại lăn xuống dễ hơn là lăn lên.

Những gì mà Einstein phát hiện là rất lớn, chẳng hạn như toàn bộ Trái đất nặng đến mức chúng thực sự thay đổi hình dạng của không gian và thời gian xung quanh chúng ta. Điều này rất khó hiểu, nhưng nó giống như cách một tấm bạt lò xo sẽ xẹp xuống nếu bạn ngồi vào giữa.

Bề mặt của quả bóng sẽ bị lõm vào khi bạn nhấn vào nó.

Hãy tưởng tượng, bạn đặt những viên bi trên một tấm bạt lò xo. Nếu không có ai ngồi trên tấm bạt, những viên bi này sẽ không di chuyển. Nhưng nếu có một ai đó ngồi vào giữa, những viên pin sẽ lăn về phía họ, bởi hình dạng của tấm bạt lò xo đã thay đổi.

Để chứng tỏ điều này, chúng ta sử dụng một tấm vật liệu co giãn kích thước lớn và lăn các quả bóng trên đó. Quả bóng càng nặng, các vết lõm càng lớn, và những quả bóng khác sẽ lăn xung quanh nó do tấm vật liệu bị biến dạng.

Trái đất làm sai lệch thời gian theo cách tương tự. Chúng ta không thể nhìn thấy sự biến dạng này, nhưng những cỗ máy khoa học đặc biệt, có tên là đồng hồ nguyên tử, có thể xác định nó. Chính sự sai lệch về thời gian mà Trái đất tạo ra đã khiến cho những viên bi sẽ rơi xuống đất một cách nhanh dần khi thả chúng. Đó là những gì chúng ta gọi là lực hấp dẫn.

Trên Trạm Vũ Trụ Quốc Tế - một con tàu vũ trụ, nơi các phi hành gia thực hiện nhiều thử nghiệm, mọi thứ đều không có trọng lượng. Nó giống như cảm giác bạn đạt độ cao cực đỉnh khi nhảy trên tấm bạt lò xo, tóc bạn xõa ra khỏi đầu, ngoại trừ việc nó diễn ra mọi lúc. Các phi hành gia gọi đây là hiện tượng rơi tự do.

ĐIều này có nghĩa là những viên vi sẽ không rơi xuống dốc. Nhưng bạn vẫn có thể vui vẻ với những viên bi. Đây là cảnh các phi hành gia "chơi đùa" với những viên bi trên trạm vũ trụ.

Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn lên Mặt Trăng? Thực tế, Mặt Trăng nhỏ hơn nhiều so với Trái đất, thế nên, nó nhẹ hơn và lực hấp dẫn đồng thời cũng giảm đi.

Nếu rơi trên Mặt Trăng, bạn sẽ rơi với tốc độ rất chậm. Bạn có thể chơi với những viên bi trên Mặt Trăng, nhưng chúng sẽ quá trình lăn của chúng trên dốc sẽ chậm hơn nhiều.

Tuy nhiên, nếu bạn ném lên trời, chúng sẽ bay rất xa trên bầu trời đen trước khi qua trở lại trong vòng 10 – 20 giây sau đó, lâu hơn nhiêu so với trên Trái đất. Điều đó thực sự rất thú vị.

Sưu tầm