Vì sao sức nặng của vật thể có thể biến đổi?

Nếu có ai nói rằng sức nặng của một vật không phải lúc nào cũng cố định mà có thể thay đổi theo từng nơi, có lẽ bạn sẽ ngạc nhiên. Nhưng thực tế đúng là như vậy: cùng một vật thể, khi được đưa đến những địa điểm khác nhau, sức nặng của nó có thể thay đổi.

Đã từng có một câu chuyện khá thú vị. Một nhà buôn mua của ngư dân Hà Lan 5.000 tấn cá trắm đen, rồi chở bằng tàu về thủ đô Môgađishu của Xômali, nơi nằm gần xích đạo. Khi đến nơi và dùng cân lò xo cân lại, số cá bỗng thiếu hơn 30 tấn. Cá đi đâu mất? Bị mất cắp là điều khó xảy ra vì trên đường tàu không hề ghé bến nào. Hao hụt trong lúc xếp dỡ cũng không thể lớn đến vậy. Mọi người bàn tán mãi nhưng không ai giải thích được.

Về sau, nguyên nhân mới được làm rõ. Cá không mất đi, cũng không phải do xếp dỡ làm hao hụt, mà là do sự tự quay của Trái Đất và lực hút của Trái Đất. Sức nặng của một vật, tức trọng lực tác dụng lên vật đó, do lực hút của Trái Đất tạo nên. Tuy nhiên, Trái Đất luôn tự quay quanh trục, nên sinh ra lực li tâm. Vì thế, trọng lực thực tế mà vật chịu tác động là kết quả của lực hút Trái Đất trừ đi thành phần thẳng đứng của lực li tâm do sự tự quay gây ra.

Trái Đất lại có dạng hơi dẹt ở hai cực và phình ra ở xích đạo. Càng gần xích đạo, khoảng cách từ mặt đất đến tâm Trái Đất càng lớn, nên lực hút Trái Đất càng nhỏ. Đồng thời, càng gần xích đạo thì lực li tâm do Trái Đất tự quay sinh ra càng lớn. Vì vậy, càng gần xích đạo, trọng lực thực tế tác dụng lên vật thể càng nhỏ. 5.000 tấn cá trắm đen được vận chuyển từ Hà Lan, một nước ở vĩ độ trung bình, đến Xômali gần xích đạo, nên trọng lực tác dụng lên số cá đó giảm đi. Đó là lý do khi cân bằng cân lò xo, số cá bị hụt hơn 30 tấn.

Nếu một vận động viên leo núi nhặt được một mẫu đá trên đỉnh Evơret rồi mang về Bắc Kinh, mẫu đá ấy sẽ nặng hơn một chút. Còn nếu nhà du hành vũ trụ đưa nó ra vùng không gian ngoài phạm vi lực hút của Trái Đất, nó sẽ không còn sức nặng nữa. Tuy vậy, dù sức nặng thay đổi thế nào, khối lượng của vật thể vẫn không đổi. Cần chú ý rằng sự thay đổi sức nặng chỉ có thể đo được bằng cân lò xo. Cân bàn hoặc cân đòn không thể phản ánh sự biến đổi này, vì chúng chủ yếu dùng để đo khối lượng của vật thể, còn đơn vị tấn trong câu chuyện trên thực chất là tấn lực.