Cái nào nặng hơn?

Trên đĩa cân đặt một thùng nước đầy tới miệng. Trên đĩa cân bên kia cũng có một thùng nước giống như thế, cũng đầy nước tới miệng, nhưng có một khúc gỗ nổi lên trên. Hỏi thùng nào nặng hơn?

Câu đố này được đặt ra cho nhiều người, và có nhiều câu trả lời khác nhau. Người thì đáp thùng nước có khúc gỗ nổi lên mặt phải nặng hơn, vì “ngoài nước ra, trong thùng còn cả gỗ”. Kẻ bảo ngược lại, thùng nước kia nặng hơn vì “nước nặng hơn gỗ’.

Câu trả lời đúng là cả hai thùng nặng như nhau. Trong thùng thứ hai đúng là có ít nước hơn thùng thứ nhất, vì khúc gỗ nổi có đẩy bớt một ít nước ra ngoài. Nhưng theo định luật về sự nổi thì với mọi vật nổi, phần chìm của nó sẽ chiếm chỗ của một phần nước có trọng lượng đúng bằng trọng lượng của vật đó. Vì thế mà cân giữ nguyên thế thăng bằng.

Bây giờ bạn hãy thử giải đáp câu đố khác. Đặt lên đĩa cân một cốc nước và để bên cạnh nó một quả cân. Sau khi đã làm đĩa thăng bằng, bỏ quả cân vào cốc nước. Hỏi cân sẽ như thế nào?

Theo định luật Archimède, quả cân ở trong nước sẽ nhẹ hơn khi để bên ngoài. Bạn có thể tưởng tượng rằng đĩa cân có đặt cốc sẽ vồng lên. Nhưng thực ra cân vẫn thăng bằng. Đó là vì quả cân khi bỏ vào cốc nước đã chiếm chỗ của một phần nước, làm cho nước dâng cao hơn mực nước kia. Vì thế lực ép lên đáy cốc tăng lên, khiến cho đáy cốc phải chịu thêm một lực phụ, bằng chỗ “hao hụt” trọng lượng của quả cân.