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
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?
- Luyện 100 đề thi thử 2021. Đăng ký ngay!
Với bài Công thức tính vận tốc của vật khi chạm đất sẽ tóm tắt các khái niệm, định nghĩa cũng như tính chất của môn Vật Lí lớp 10 giúp học sinh học tốt môn Vật Lí 10.
Câu hỏi: Công thức tính vận tốc của vật khi chạm đất
Trả lời:
Nếu cho vật rơi tự do, không vận tốc đầu từ độ cao h so với mặt đất, thì vận tốc của vật được xác định bởi công thức: v = gt; trong đó: g là gia tốc rơi tự do, t là thời gian chuyển động của vật.
Công thức tính quãng đường vật đi được là:
Trong đó s là quãng đường đi được, còn t là thời gian.
Khi vật chạm đất thì quãng đường vật đi được bằng độ cao h của vật, ta có:
Vận tốc của vật khi chạm đất là
Ví dụ: Một vật được thả rơi tự do từ độ cao 3 mét so với mặt đất. Tính vận tốc của vật khi chạm đất, lấy gia tốc rơi tự do là 9,8 m/s2.
Giải:
Khi vật chạm đất thì quãng đường vật đi được bằng độ cao h của vật, ta có:
Vận tốc của vật khi chạm đất là
Xem thêm các câu hỏi ôn tập môn Vật Lí lớp 10 hay và chi tiết khác:
Giới thiệu kênh Youtube VietJack
Theo quán tính, khi xe bị tai nạn, người ngồi trong xe sẽ lao về phía trước. Tốc độ càng cao, trọng lượng càng lớn thì lực va càng mạnh.
Sau vụ tai nạn xe đón dâu đâm vào xe container sớm 30/7 tại Quảng Nam, nhiều người đặt câu hỏi tại sao xe container đã giảm tốc độ xuống còn 51 km/h, xe khách không bị vò nát, song vẫn có 13 người tử vong, 4 người thương nặng?
Theo một số chuyên gia, dựa trên định luật Newton và định luật bảo toàn năng lượng, khi xảy ra va chạm, theo quán tính xe dừng lại thì người ngồi trên xe vẫn lao về phía trước. Với công thức F = ma, trong đó a là gia tốc [m/s], m là khối lượng người [kg], nếu người 50 kg thì lực tác động F là m.a.
Với hai xe chạy ngược chiều, giả sử vận tốc tương đương, thời gian va chạm là 0,1 giây thì lực va đập khoảng 15.000 Newton [tương đương 1,5 tấn]. Còn va chạm xảy ra trong 1/100 giây thì lực tác động tương đương 15 tấn đè lên người, bằng rơi từ tòa nhà cao 45m xuống đất.
Tương tự tốc độ càng cao, số người trên xe càng nhiều thì động năng càng lớn và lực va chạm càng mạnh.
Chuyển động vật lý và lực tác động trong tai nạn ôtô
Chuyển động vật lý và lực tác động trong tai nạn ô tô. Video: Pumpkin Interactive/IIHS.
Tiến sĩ vật lý Nguyễn Văn Khải cho rằng, khi ôtô di chuyển ở tốc độ 50 km/h và phanh gấp thì lực quán tính sẽ đẩy người ngồi trên xe về phía trước với tốc độ tương tự. Khi đó đầu sẽ lao về trước tốc độ mạnh nhất [40 km/h], ngực [30 km/h].
Theo tính toán này, nếu người ngồi trên xe không thắt dây an toàn thì việc va đập vào kính chắn gió, vô lăng, bảng táp lô, ghế phía trước... với vận tốc và lực rất mạnh. Đây là lý do nhiều người bay về phía trước khi xe gặp tai nạn. Với những va chạm này, nguy cơ bị chấn thương nghiêm trọng hoặc tử vong là rất lớn.
Nếu thắt dây đai an toàn đúng quy cách, các dây đai sẽ truyền phần lớn lực dừng thông qua các phần trên cơ thể, như: khung xương chậu, xương sườn, vai. Lực này tác động vào nhiều điểm trên cơ thể nên không gây nhiều tổn thương và sẽ giảm được phần lớn tác hại.
|
|
|
Không thắt dây đai an toàn, người ngồi sau gây nguy hiểm cho chính mình và cả lái xe. Ảnh minh họa. |
Như vậy ngay cả khi ngồi ghế phía sau cũng không nên bỏ qua dây an toàn. Bởi khi xảy ra tai nạn, dây đai an toàn sẽ đóng vai trò loại bỏ động năng giống như khi người lái đạp chân phanh. Trường hợp này, người ngồi phía sau không chủ động được vận tốc nên dây đai an toàn sẽ giúp giải phóng động năng nhờ kéo ngược lại.
Theo thống kê của Nhật Bản, 91% người giữ được mạng sống trong các vụ tai nạn lật xe nếu thắt dây đai an toàn. Đối với trường hợp đâm va mạnh thì tỷ lệ giữ được mạng sống là 75%.
Ở châu Âu, việc đeo dây đai an toàn có thể giảm nguy cơ tử vong đến 40% và số liệu thống kê ở một số nước khác cho thấy việc sử dụng dây đai an toàn làm giảm 50% nguy cơ tử vong cho những người ngồi ở hàng ghế đầu tiên.
Khoảng 2h ngày 30/7, ôtô khách chở 17 người đi trên quốc lộ 1A vào Bình Định rước dâu. Khi đến xã Điện Minh [thị xã Điện Bàn, Quảng Nam], xe rước dâu bất ngờ đấu đầu với xe container mang biển TP HCM.
Tai nạn khiến 13 người trong đó có chú rể tử vong, 4 người đang cấp cứu ở Đà Nẵng. Thi thể các nạn nhân đã được đưa về quê lo hậu sự.
- 12 đám tang cùng một dòng họ sau tai nạn thảm khốc
Bích Ngọc