Bạn chúi về phía trước khi xe phanh gấp vì cơ thể vẫn đang mang tốc độ cũ, và không có lực nào kịp hãm nó lại cùng lúc với chiếc xe. Xe dừng nhờ phanh và mặt đường, còn bạn chỉ dừng khi có thứ gì đó đẩy ngược vào người: tay vịn, lưng ghế trước, dây an toàn, hoặc tệ nhất là kính chắn gió.
Chào bạn, đây là Nhà Vật Lý. Tập này mình bắt đầu từ thứ quen thuộc nhất của người đi đường: cú chúi người trên xe buýt mỗi lần tài xế đạp phanh. Đằng sau nó là định luật đầu tiên trong cả bộ môn chuyển động, và hiểu nó cho đúng thì bạn sẽ thắt dây an toàn với một thái độ khác hẳn.
Quán tính nghĩa là gì, nói bằng tiếng đời thường?
Quán tính là xu hướng giữ nguyên trạng thái chuyển động của mọi vật. Vật đang đứng yên thì muốn đứng yên, vật đang chạy thì muốn chạy tiếp đúng hướng, đúng tốc độ đó. Muốn thay đổi, phải có lực tác động vào nó.
Isaac Newton viết điều này thành định luật thứ nhất của ông, nhưng trước đó Galileo đã nhận ra ý chính. Người xưa thường nghĩ vật chuyển động thì tự nhiên sẽ dừng lại. Galileo chỉ ra rằng vật dừng là vì ma sát và sức cản, chứ không phải vì bản chất của nó muốn dừng.
Cái khó để chấp nhận là trong đời thường mình hiếm khi thấy quán tính trần trụi. Đẩy chiếc xe đạp rồi buông tay, nó chạy một đoạn rồi đổ. Thật ra lực đẩy đã hết ngay lúc bạn buông tay, chiếc xe vẫn chạy tiếp được là nhờ quán tính, và nó dừng là vì mặt đường và không khí liên tục hãm lại.
Vật càng nặng thì quán tính càng lớn, tức là càng khó làm nó đổi tốc độ. Đó là lý do một chiếc xe tải chở đầy hàng cần quãng đường dài hơn hẳn để dừng, và cũng là lý do đẩy một chiếc xe máy hết xăng vất vả lúc đầu nhưng khi đã lăn bánh thì nhẹ hơn nhiều.
Chuyện gì xảy ra với cơ thể bạn trong một cú phanh gấp?
Giả sử xe buýt đang chạy, bạn đứng trên xe, cả bạn và xe cùng một tốc độ. Tài xế đạp phanh. Má phanh ép vào bánh, bánh bám mặt đường, chiếc xe nhận một lực hãm rất lớn và chậm lại.
Nhưng lực đó tác động vào chiếc xe, không tác động thẳng vào bạn. Đôi chân bạn đứng trên sàn nên được kéo chậm lại theo sàn nhờ ma sát dưới đế giày. Còn phần thân trên thì không có gì giữ, nó tiếp tục đi tới với tốc độ cũ. Kết quả là bạn chúi người, như thể có ai đẩy từ phía sau.
Thật ra không có ai đẩy cả. Cảm giác bị đẩy là ảo giác của người đứng bên trong một chiếc xe đang đổi tốc độ.
Điều ngược lại xảy ra khi xe đột ngột tăng tốc. Chân bạn bị sàn kéo đi trước, thân trên ở lại, và bạn ngả người ra sau.
Vì sao dây an toàn và tựa đầu cứu được người?
Trong một vụ va chạm, chiếc xe có thể dừng gần như tức thì. Người bên trong thì vẫn lao đi với tốc độ của xe lúc trước, cho tới khi đâm vào thứ gì đó. Nếu thứ đó là vô lăng hay kính chắn gió, lực dừng dồn vào một điểm nhỏ trong một khoảnh khắc cực ngắn, và đó là lúc chấn thương nặng xảy ra.
Dây an toàn làm hai việc. Nó giữ bạn lại sớm, trước khi bạn kịp lao xa và đâm vào vật cứng. Và nó trải lực hãm ra trên vùng xương chắc nhất của cơ thể là khung chậu và xương ngực, chứ không dồn vào đầu hay cổ.
Tựa đầu thì phục vụ tình huống ngược lại: bị xe phía sau tông vào. Lúc đó ghế đẩy lưng bạn đi tới trước, còn cái đầu nặng vì quán tính ở lại, cổ bị bẻ ra sau. Tựa đầu chỉnh đúng tầm, ngang với phần đỉnh tai, giữ cho đầu đi cùng với thân.
Đây cũng là lý do tuyệt đối không ôm trẻ nhỏ ngồi ghế trước hay ôm trong lòng khi đi ô tô. Trong cú va chạm, đứa trẻ mang theo quán tính của chính nó, và đôi tay người lớn không đủ sức giữ. Trẻ cần ghế ngồi riêng đúng cỡ, đặt ở hàng sau.
Quán tính trên xe máy: những tình huống người Việt gặp mỗi ngày
Người đi xe máy không có dây an toàn, nên quán tính lộ ra rõ hơn. Khi bánh trước bị khoá đột ngột vì phanh trước quá mạnh, chiếc xe bị hãm lại ở đầu, còn người ngồi trên vẫn lao tới. Đó là lý do có những cú ngã chổng đầu qua tay lái.
Người ngồi sau cũng chịu quán tính riêng. Khi xe phanh, họ dồn vào lưng người lái. Nếu người ngồi sau là trẻ nhỏ đứng phía trước người lái, cú dồn đó ép đứa trẻ vào tay lái hoặc yên xe. Cho trẻ ngồi sau, ôm chắc, đội mũ bảo hiểm đúng cỡ, là cách đơn giản nhất để giảm rủi ro.
Hàng hoá chở trên xe cũng vậy. Một thùng hàng không buộc chặt sẽ trượt về phía trước khi phanh và đè lên người lái, hoặc văng ra đường khi vào cua.
Mũ bảo hiểm thì không ngăn quán tính, nó chỉ làm cho cú dừng của cái đầu bớt đột ngột. Lớp xốp bên trong bị nén lại, kéo dài thời gian va chạm thêm một chút, và chút thời gian ấy giảm đáng kể lực truyền vào hộp sọ.
Mang hiểu biết về quán tính vào thói quen lái xe
Điều hữu ích nhất rút ra từ quán tính là: xe càng nặng và chạy càng nhanh thì càng cần nhiều quãng đường để dừng. Giữ khoảng cách với xe phía trước không phải là phép lịch sự, mà là chừa đủ chỗ cho quán tính của chính mình.
Thứ hai, phanh sớm và nhẹ luôn tốt hơn phanh muộn và gấp. Phanh từ từ cho cơ thể bạn, người ngồi sau và hàng hoá kịp chậm lại theo chiếc xe, không ai bị dồn.
Thứ ba, nếu đi xe buýt mà phải đứng, hãy đứng hơi nghiêng người, một chân trước một chân sau theo chiều xe chạy, tay vịn chắc.
Lần tới bị chúi người trên xe, bạn thử để ý xem cơ thể mình có thật sự bị đẩy, hay chỉ đang cố giữ nguyên điều nó vốn đang làm. Và có khi bạn sẽ tự hỏi: nếu không có ma sát và không khí, một quả bóng lăn trên mặt đất sẽ lăn tới bao giờ?
Câu hỏi thường gặp
Quán tính có phải là một loại lực không?
Không. Quán tính là tính chất của vật, cho biết vật khó đổi chuyển động tới mức nào, chứ không phải lực đẩy hay kéo. Cảm giác bị đẩy khi xe phanh chỉ là do mình đứng trong một chiếc xe đang chậm lại.
Vì sao vật nặng có quán tính lớn hơn vật nhẹ?
Vì khối lượng chính là thước đo của quán tính. Cùng một lực tác động, vật có khối lượng gấp đôi sẽ đổi tốc độ chậm bằng một nửa, nên xe tải chở nặng cần quãng phanh dài hơn xe con.
Ngồi ghế sau ô tô có cần thắt dây an toàn không?
Có. Khi va chạm, người ngồi sau không thắt dây vẫn lao về phía trước, có thể đập vào ghế trước, vào người ngồi trước hoặc văng ra ngoài. Dây an toàn hàng sau cũng quan trọng như hàng trước.
Vì sao rũ áo thì bụi rơi ra?
Khi bạn giật mạnh chiếc áo, vải chuyển động đột ngột còn các hạt bụi vì quán tính chưa kịp đi theo, nên chúng tách khỏi sợi vải.
Định luật quán tính có đúng ngoài không gian không?
Đúng, và ở đó nó còn thấy rõ hơn vì gần như không có không khí hay ma sát. Một tàu thăm dò đã được đẩy đi sẽ bay tiếp mà không cần động cơ chạy liên tục.
