Đã bao giờ bạn phải đối mặt với một câu hỏi hết sức ngây ngô nhưng lại vô cùng thú vị của một đứa trẻ hay chưa? Giả dụ như: "Nếu tất cả mọi người trên thế giới đều nhảy xuống biển thì nước biển sẽ dâng lên bao nhiêu cm hả bố?"
Đừng bao giờ dập tắt sự tò mò của một đứa trẻ ham học hỏi. Bởi thực sự mà nói, đó là một câu đố thú vị. Nếu con bạn đã học qua bài toán thể tích trong chương trình lớp 5 thì hãy hướng dẫn cậu ấy tự giải bài toán này.
Nghe thì phức tạp nhưng nó chỉ mất vài bước suy luận mà thôi, rất tốt cho tư duy của trẻ.
Bài toán đơn giản hóa với chiếc bồn tắm
Câu đố thú vị này hóa ra lại là một cơ hội giúp bạn ôn lại bài cho con mình. Trong chương trình toán lớp 5, cậu bé đã được học thể tích là khoảng không gian mà một vật chiếm chỗ. Bất kỳ vật thể nào trên thế giới này cũng có thể tích, bao gồm cả cơ thể con người.
"Nếu con xả đầy nước vào một chiếc bồn tắm và rồi nhảy ùm vào đó, con sẽ chiếm chỗ của nước và khiến nó tràn ra ngoài. Thể tích nước tràn ra đó bằng với thể tích của cơ thể con. Vì một chiếc bồn tắm có đáy và thành rất chắc chắn, nước chỉ có thể đi lên phía trên và tràn ra ngoài. Nó không thể phồng ra như quả bóng bay khi con xả nước vào đó".
Bây giờ hãy nghĩ về tình huống chiếc bồn tắm chỉ đầy một nửa. Khi bạn nhảy vào đó, thể tích của cơ thể bạn đẩy nước lên. Và lượng nước dâng lên đó vẫn bằng chính thể tích cơ thể mà bạn chiếm chỗ. Tuy nhiên, nước sẽ dàn đều ra một diện tích bằng diện tích mặt đáy của chiếc bồn tắm.
"Chúng ta chỉ cần lấy thể tích của cơ thể con chia cho diện tích của đáy bồn là ra chiều cao của cột nước sẽ dâng lên".
Giả sử chiếc bồn là một hình hộp chữ nhật dài 1m7 và rộng 0,8 m, cơ thể con bạn từ cổ trở xuống cũng là một hình hộp chữ nhật cao 1,2m, rộng 0,6 m từ trái sang phải và dày 0,2 m từ trước ra sau. Chúng ta sẽ có được phương trình:
Độ cao cột nước dâng lên = 1,2 x 0,6 x 0,2 / (1,7 x 0,8) = 0,1 (m) = 10 cm.
Giờ hãy thử lấy thước kẻ và đo xem có đúng không nhé!
Tất nhiên, bởi chúng ta đã xấp xỉ bồn tắm và cả cơ thể là một hình hộp hoàn hảo nên sai số sẽ khá lớn. Nhưng khi bài toán được đẩy lên thành một bài toán khổng lồ, với 8 tỷ người và chiếc bồn tắm là 70% diện tích đại dương trên Trái đất, sai số tương đối sẽ giảm xuống mức rất nhỏ.
"Đây là lý thuyết số gần đúng mà con sẽ được học khi lên lớp 10".
Bài toán mở rộng với 8 tỷ người tắm biển cùng lúc
"Như bố đã nói, con có thể tưởng tượng đại dương trên Trái đất cũng như một chiếc bồn tắm khổng lồ. Nó có diện tích khoảng 70% bề mặt hành tinh. Giờ chúng ta phải Google một chút".
Diện tích bề mặt đại dương là bao nhiêu? Đáp án là 361.000.000 km2 = 361.000.000.000.000 m2.
Bây giờ, chúng ta biết Trái đất có tổng cộng 8 tỷ người. Hãy lấy thể tích trung bình của một người, nhân với 8 tỷ rồi chia cho diện tích đại dương sẽ được kết quả là mực nước dâng lên khi cả nhân loại nhảy xuống biển.
Tiếp tục Google một chút, nhưng ở đây chúng ta phải sử dụng tiếng Anh: "the average volume of human body".
Chúng ta sẽ biết thể tích trung bình của một người là 62 lít, hay 0,062m3. Để tính ra được con số này, thực ra, người ta đã lấy cân nặng trung bình của một người trưởng thành trên thế giới (62kg) chia cho mật độ của cơ thể sinh học (1010 kg/m3). Công thức là V=m/d.
"Nhưng vì chú Đen Vâu chỉ đứng ngập đến cổ thôi, nên chúng ta phải trừ đi thể tích trung bình của đầu người là khoảng 3 lít".
Vậy cuối cùng thể tích của cơ thể toàn bộ nhân loại sẽ là (0,062-0,003) x 8.000.000.000 = 472.000.000 m3.
Đó là một thể tích khổng lồ sẽ chiếm chỗ đại dương khi tất cả chúng ta nhảy xuống biển cùng một lúc. Nhưng hãy nhớ rằng, toàn bộ thể tích này sẽ được trải rộng trên 70% diện tích Trái đất, và đây còn là một con số lớn hơn thế rất nhiều.
Nên mực nước biển sẽ chỉ dâng lên thêm: 472.000.000 / 361.000.000.000.000 = 0,00000130747 (m)
Con số này tương đương 0,0013 mm hay 1,3 micromet, bằng khoảng 1 phần 50 độ dày của sợi tóc người. Vậy là hóa ra, toàn bộ nhân loại của chúng ta cũng không đáng gì so với diện tích bao la của đại dương. Con người chỉ giống như một giọt nước trong chiếc bồn tắm mà thôi.