1kg thép để yên thì nặng 1kg. Nếu cho nó rơi tự do từ trên lầu cao xuống thì trọng lượng trước khi chạm đất của nó là bao nhiêu?
Có người nói: Vẫn là một miếng thép như trước nên rõ ràng nó vẫn nặng 1 kg.
Thế nhưng người khác lại nói: bất kể là vật thể nào trên đoạn đường rơi tự do trọng lượng của nó phải bằng không. Vì vậy, một cục thép nặng 1kg khi nó đang rơi tự do trọng lượng của nó sẽ bằng không.
Hai câu trả lời trái ngược nhau, rốt cuộc thì ai đúng, ai sai? Đây đúng là một vấn đề vô cùng thú vị, chúng ta hãy nghe lập luận của họ:
Lý do của người thứ nhất là: trọng lượng của vật thể là do lực hút của trái đất đối với vật thể tạo nên, đồng thời nó gần như bằng lực trái đất hút vật thể, vì thế giá trị trọng lực gọi là trọng lượng. Tất nhiên là trái đất hút vật đứng yên nhưng nó cũng hút vật đang chuyển động. Nếu như có một vật không bị trái đất hút thì về căn bản nó không thể rơi, vậy nên một vật đang rơi tự do làm sao lại có thể nói được rằng trọng lượng của nó bằng không? Bất kể là vật chuyển động như thế nào, nói chung trọng lượng của nó đều bằng lúc đứng yên, không thể có sự thay đổi nào, càng không thể bằng không được.
Lý do thứ hai là: nên căn cứ vào kết quả đo lường mà quyết định trọng lượng của vật thể. Dùng tay bưng một vật ‘ thể sẽ cảm thấy áp lực, dùng tay xách một vật thể sẽ cảm thấy lực kéo, chúng ta đều căn cứ vào độ lớn của áp lực hoặc lực kéo đó để biết được độ nặng nhẹ của vật. Dùng cân lò xo cân trọng lượng của vật thể rõ ràng là chính xác hơn dùng tay rất nhiều, nhưng về nguyên tắc vẫn là căn cứ vào áp lực hoặc lực kéo đối với lò xo để đo trọng lượng. Đặt một miếng thép trong lòng bàn tay, trước tiên để nó nằm yên rồi thử xem trọng lượng của nó, sau đó đưa nhanh tay lên, có thể khẳng định được rằng ta sẽ cảm thấy nó nặng hơn lúc nằm yên rất nhiều, lại đưa nhanh bàn tay xuống, thì ta có thể cảm thấy nó nhẹ hơn lúc nằm yên rất nhiều. Nếu dùng tay làm thí nghiệm giống như vậy đối với cân lò xo có treo miếng thép thì có thể thấy một cách rõ rệt sự tăng giảm của trọng lượng. Nếu nhờ vận động viên nhảy dù làm thí nghiệm này, trên đoạn đường khi họ nhảy ra khỏi máy bay rồi nhưng chưa mở dù, có thể nhìn thấy cân lò xo chỉ trọng lượng bằng không. Điều đó chứng minh được rằng một miếng thép nặng 1kg trên đường rơi tự do trọng lượng của nó bằng không.
Thực ra ý kiến của hai người đều không sai. Cái khác nhau là người thứ nhất nói về “trọng lượng thực” của vật thể, nó do lực hút của trái đất quyết định, đúng là không thay đổi cho dù vật thể có chuyển động hay không, hoặc chuyển động như thế nào. Người thứ hai dùng cân lò xo cân được trọng lượng, nên gọi là “ trọng lượng nghìn”.
Thực ra ý kiến của hai người đều đúng cả. Cái khác nhau là người thứ nhất nói về “trọng lượng thực” của vật thể, nó do lực hút của trái đất quyết định, đúng là không thay đổi cho dù vật thể có chuyển động hay không, hoặc chuyển động như thế nào. Người thứ hai dùng cân lò xo cân được trọng lượng, nên gọi là “trọng lượng nhìn” (hay trọng lượng biểu kiến).
Khi đứng yên “trọng lượng nhìn” của vật thể vừa bằng “trọng lượng thực” nhưng khi đang chuyển động thì “trọng lượng nhìn” của vật thể có thể lớn hơn, có thể nhỏ hơn, có thể bằng “trọng lượng thực”, tùy tình hình chuyển động mà sau khác. Khi vật thể đang rơi tự do, “trọng lượng nhìn” của nó đúng bằng không.
Khi “trọng lượng nhìn” lớn hơn “trọng lượng thực” ta có tình trạng “siêu tải”; còn khi “trọng lượng nhìn” nhỏ hơn “trọng lượng thực” ta có tình trạng “dưới tải”.