Giáo sư vật lý bắt lỗi hành động của Supermen trong Justice League

Phân cảnh Superman nâng cả tòa nhà để cứu người trong phim bom tấn Justice League đã khiến cho Giáo sư vật lí Rhett Allain, Đại học Nam Lousiana bắt lỗi trên tạp chí Wired

Dưới đây là chia sẻ của Giáo sư Rhett Allain

Giáo sư vật lý bắt lỗi hành động của Supermen trong Justice League
Hình minh họa: áo đặc trưng của nhân vật supermen
Giáo sư vật lý bắt lỗi hành động của Supermen trong Justice League
Flash và Superman đang cố gắng cứu người gặp nạn. Flash, làm việc mà một người sở hữu siêu tốc độ vẫn làm, đẩy cái xe tải chết máy đang chở một gia đình đến nơi an toàn. Anh vừa đỗ lại, thì thấy Superman nhấc cả một tòa nhà chứa đầy người dân vô tội bay qua.
Đây là lúc tôi thấy “ngứa nghề”. Tôi chẳng thù hằn gì việc Superman biết bay hay vác được một tòa nhà trên người. Tôi nghĩ ngợi nhiều về cách anh ấy nhấc tòa nhà lên.

Đây là hình tôi vẽ mô tả cảnh phim đó.

Giáo sư vật lý bắt lỗi hành động của Supermen trong Justice League

Thực tế, có tới 2 vướng mắc vật lí trong trường hợp này. Một là Áp lực – tỉ lệ lực tác động lên diện tích bề mặt một vật, lực ép lên tòa nhà (từ tay Superman) vào diện tích tiếp xúc giữa nhà và tay (kích cỡ tay của Superman).

Hãy bắt đầu với con số áp lực ước tính khi Superman áp tay lên tòa nhà. Đầu tiên phải ước tính được khối lượng tòa nhà. Tôi sẽ lấy con số 15 x 15 x 40 mét, sẽ cho ta thể tích 9.000 m3. Vậy còn khối lượng thì sao? Tôi sẽ tưởng tượng căn nhà nổi trên mặt nước. Tại sao lại làm vậy? Nếu như một phần ba tòa nhà nổi được, tỷ trọng của nó sẽ bằng 1/3 độ đặc nước. Vì khối lượng riêng của nước là 1.000 kg/m3, tòa nhà sẽ có khối lượng riêng 333 kg/m3.

Với thể tích và độ đặc, ta có được khối lượng.

M = D.V = 333 x 9000 = 3 x 106 (kg)

Với từng đó khối lượng, ta có thể tính được trọng lượng vật bằng cách nhân nó với g = 9,8 N/kg. (trong Vật lí trường học, ta vẫn lấy g=10 N/kg cho dễ tính). Điều đó có nghĩa Superman phải đẩy lên với lực 30 triệu Newton. Một lượng lực khổng lồ, nhưng ta đang nói về Superman cơ mà! Đâu phải tự nhiên cha đẻ của anh – Jerry Siegel và Joe Shuster – đặt tên cho anh là “Siêu” nhân với chữ S trên ngực.

Giáo sư vật lý bắt lỗi hành động của Supermen trong Justice League

Giờ ta đã có lượng lực Superman tác động lên tòa nhà, ta có thể tính được áp lực. Vẫn còn một ẩn số, đó là kích cỡ bàn tay của Superman để tìm ra được diện tích tiếp xúc. Vì anh là Siêu nhân, hãy cứ giả dụ tay anh phải rất to đi. Có lẽ diện tích tiếp xúc của mỗi bàn tay là 15 cm, ta sẽ có tổng diện tích tiếp xúc là 0,045 m2.

Dựa vào con số trên và lực tác động, ta có áp lực điểm tiếp xúc là 670 MPa – megapascal. Lại một con số khổng lồ khác, nhưng chắc tầm này không phải giải thích sự siêu phàm của Superman nữa.

Nhưng có điều này: có những vật liệu chỉ chịu đựng được đến một mức áp suất tối đa nhất định thôi. Giá trị này có tên sức chịu nén. Nếu như một vật liệu vượt quá mức tối đa này, nó sẽ tan tành cả: hoặc là vỡ vụn ra, hoặc tệ hơn. Gạch có sức chịu nén khoảng 80 MPa, chúng sẽ vỡ vụn trước sức mạnh siêu phàm của “cậu bé hướng đạo sinh”. Đá granite có sức chịu nén khoảng 130 MPa, thép đến được khoảng 250 MPa, nhưng chắc chắn cũng không chịu được sức mạnh của Superman.

Không rõ móng tòa nhà làm từ vật liệu gì, đáy của nó nhấc lên thì sẽ ra sao, nhưng tôi có thể tưởng tượng nếu Superman nhấc nhà lên theo cách đó, anh sẽ xuyên phá cả tòa nhà để rồi phi thẳng lên nóc. Bạn có thể tưởng tượng ra việc cố nhấc một cái bánh xốp nướng bằng tăm. Tôi có luôn ví dụ trực quan cho bạn đây, và đã giảm trọng lượng cái bánh xuống chút đỉnh bằng một miếng cắn.

Giáo sư vật lý bắt lỗi hành động của Supermen trong Justice League

Bạn thấy chứ, không thể thực hiện được. Cái tăm cũng sẽ là Superman khi anh cố gắng nâng tòa nhà lên.

Nhưng chông gai vẫn chưa hết, còn một vấn đề nữa làm tôi khó ở. Cứ giả dụ ở giữa tòa nhà có tấm ngăn gì đó, ngăn Superman xuyên qua tòa nhà, thì tòa nhà vẫn không thể rời mặt đất chỉ bằng sức mạnh kinh hoàng của Superman.

Nếu đặt điểm tiếp xúc vào chính giữa, vậy thứ lực gì sẽ kéo mấy cạnh bên tòa nhà lên? Câu trả lời đây: những phần khác của tòa nhà chính là thứ chống chịu lực đè xuống. Đây là hình minh họa, hãy nhìn vào lực tác động ở hai phần khác nhau của tòa nhà.

Giáo sư vật lý bắt lỗi hành động của Supermen trong Justice League

Ở mép trái, có hai loại lực tác động lên nó. Lực hấp dẫn kéo nó xuống, nhưng phải có thứ gì đẩy nó lên để có được trạng thái cân bằng chứ. Không có Superman ở đó, nên lực đẩy lên tới từ chính những phần khác của cấu trúc tòa nhà, gắn với vùng đó.

Ở phần giữa nhà cũng có lực hấp dẫn kéo xuống, nhưng cũng có lực đẩy lên từ các phần khác của tòa nhà. Lực luôn đi thành cặp, nếu như những phần nhà khác đẩy mép trái lên, thì mép trái phải đẩy những phần khác xuống. Nó tệ hơn bạn mường tượng ra nhiều. Với những phần nhà gần điểm giữa, nó lại càng phải hỗ trợ nhiều nhiều phần khác nữa. Rồi sẽ đến lúc lực bên trong căn nhà này lên quá cao, vượt sức chịu đựng của vật liệu làm nhà.

Đây là một mẫu thử khác, tôi ghép nhiều phần nhỏ lại để tượng trưng cho mỗi phần với mỗi lực tác động tương ứng. Không còn bánh nữa, tôi gắn nút bấc lại bằng dây thép. Sử dụng mô hình này làm tòa nhà, bạn hãy xem điều gì xảy ra khi giữ nó từ dưới lên từ điểm giữa.

Giáo sư vật lý bắt lỗi hành động của Supermen trong Justice League

Nhìn có vẻ ổn, nhưng tòa nhà thì không đơn giản thế. Hãy xem điều gì xảy ra khi tòa nhà lớn hơn nữa – nhiều nút bấc hơn nữa.

Giáo sư vật lý bắt lỗi hành động của Supermen trong Justice League

Nút bấc quá nặng để sợi dây thép có thể giữ toàn bộ mô hình được thăng bằng, chúng bắt đầu có dấu hiệu chùng xuống. Nếu như đây là một tòa nhà rắn chắc, nó chắc chắn sẽ vỡ thành nhiều mảng.

nguồn: genk.vn