Lọ lem là một câu chuyện cổ tích đã gắn liền với tuổi thơ của rất nhiều người chúng ta, nhưng đã bao giờ bạn thử “vật lý hóa” các yếu tố trong truyện để kiểm chứng tính khả thi của nó. Một chi tiết rất đáng để thử là đôi giày thủy tinh của nàng. Bạn có bao giờ nghĩ mình sẽ đúc riêng một đôi và thử đi đôi giày đó? Sau khi đọc xong bài này, tôi nghĩ bạn nên xem xét lại ý định đó.
Các nhà vật lý từ trường Đại học Leicester đã thực hiện một tính toán nhỏ nhằm mô hình hóa đôi giày thủy tinh của nàng lọ lem. Trước khi tính toán một công việc khó hơn là chạy được trên đôi giày đó, hãy thử với khả năng đứng trên đôi giày đó đã. Giả sử rằng nàng lọ lem nặng 55 kg và có bàn chân cỡ số 4 theo tiêu chuẩn Anh. Khi đứng trên giày cao gót, trọng lực của cơ thể được phân bổ đều giữa hai chân, diện tích tiếp xúc giữa bàn chân và mặt đất là 0.0095 m2. Dựa vào các giả thiết này và sử dụng phương trình về sức ép, ta có thể tính được áp lực đè xuống bàn chân là 28.4 kPa, so với khả năng chịu đưng của thủy tinh Soda Lime (thủy tinh cường lực) là 330 MPa thì việc đứng trên một đôi giày thủy tinh vẫn rất còn khả thi.
𝜎 = F / A
(Trong đó 𝜎 là lực ép, F là lực hướng xuống và A là diện tích tiếp xúc)
Tuy nhiên, khi đồng hồ điểm 12 giờ đêm, nàng bon bon chạy về nhà trên đôi giày đó, đây mới là điểm nghi vấn của câu chuyện. Giả sử khi di chuyển, gót giày nàng tạo một góc nghiêng 45 độ so với phương thẳng đứng và gót giày có đường kính 1 cm, lúc này, cũng sử dụng phương trình về sức ép nhưng có biến đổi một chút, ta dễ dàng tính được chiều cao khả thi của đôi giày là khoảng 3.44 đến 13.8 cm, với đôi giày thủy tinh cường lực này, nàng có thể đi bộ tốt hoặc tối đa là có thể nhảy một bản với hoàng tử, nhưng khi chạy, cường độ lực tác động vào đôi giày sẽ gia tăng lên rất nhiều, lúc này, đôi giày Soda Lime chỉ nên cao khoảng 1.15 cm để không bị gãy, tức là bằng chiều cao với đế giày da của đàn ông.
Như vậy, bằng các tính toán của mình, các nhà vật lý đã cho thấy, chúng ta hoàn toàn có thể đúc riêng một đôi giày thủy tinh với chiều cao tối đa 13.8 cm để có thể đi bộ được, hoặc đúc thành một đôi giày bệt (cao 1.15 cm) để có thể chạy. Tuy nhiên, bạn cũng nên chú ý rằng đôi giày phải được làm bằng thủy tinh Soda Lime, hay thủy tinh cường lực, nếu làm bằng những loại thủy tinh thông thường thì tôi cũng không chắc về độ an toàn của chúng, trước hết là trên lý thuyết.
Phạm Ngọc Sơn
Nguồn tham khảo:
H. Samaratunga, L. Tonks, H. S. Ahmed and M. Sadhra: “P5_1 Cinderella’s Shattered Dreams”, Journal of Physics Special Topics.
Điểm 4.5/5 dựa vào 35 đánh giá
EmoticonEmoticon