Công thức tính thời gian là một khái niệm quan trọng trong lĩnh vực toán học, vật lý và kỹ thuật. Thời gian là một đại lượng vô hướng, tức là không có hướng và không có đơn vị cơ bản. Thời gian được đo bằng cách so sánh sự biến đổi của một hệ thống với một chu kỳ tham chiếu, ví dụ như quay của Trái Đất quanh Mặt Trời hay dao động của một con lắc.
Công thức tính thời gian phụ thuộc vào loại hệ thống và loại chu kỳ tham chiếu được chọn. Một công thức chung có thể viết như sau:
thời gian = số lần biến đổi của hệ thống / số lần biến đổi của chu kỳ tham chiếu
Ví dụ, nếu ta chọn hệ thống là một con lắc và chu kỳ tham chiếu là một giây, ta có thể tính thời gian bằng cách chia số lần con lắc dao động cho số lần dao động trong một giây. Nếu con lắc dao động 60 lần trong một phút, ta có:
thời gian = 60 / (số lần dao động trong một giây)
Trong trường hợp này, số lần dao động trong một giây là một hằng số, do đó ta có thể viết:
thời gian = 60 / f
Trong đó f là tần số dao động của con lắc, đơn vị là Hertz (Hz).
Tuy nhiên, không phải tất cả các hệ thống và chu kỳ tham chiếu đều có tính chất tuyến tính như vậy. Một ví dụ phức tạp hơn là tính thời gian theo quay của Trái Đất quanh Mặt Trời. Trong trường hợp này, ta không thể chia số ngày trong một năm cho số ngày trong một chu kỳ quay, vì số ngày trong một năm không phải là một số nguyên và cũng không phải là một hằng số. Số ngày trong một năm phụ thuộc vào nhiều yếu tố như năm nhuận, hiệu ứng nút trăng hay biến thiên quỹ đạo. Do đó, ta cần sử dụng các công thức phức tạp hơn để tính toán chính xác thời gian theo quay của Trái Đất quanh Mặt Trời.
Một công thức phổ biến được sử dụng để tính toán thời gian theo quay của Trái Đất quanh Mặt Trời là công thức Julian Day (JD). Công thức này cho biết số ngày đã trôi qua kể từ ngày 1/1/4713 trước Công nguyên theo lịch Julius. Công thức JD có dạng như sau:
JD = 367N – 7(N + (M + 9) / 12) / 4 + 275M / 9 + D + 1721013.5 + UT / 24
Trong đó N là năm, M là tháng, D là ngày, UT là giờ phút giây theo múi giờ Greenwich (GMT). Công thức này chỉ áp dụng cho các năm sau năm 1582, khi lịch Gregory được áp dụng.
Công thức JD cho phép ta tính được khoảng cách giữa hai ngày bất kỳ bằng cách trừ hai giá trị JD tương ứng. Ví dụ, nếu ta muốn tính khoảng cách giữa ngày 1/1/2020 và ngày 1/1/2021, ta có:
JD(1/1/2020) = 367 * 2020 – 7 * (2020 + (1 + 9) / 12) / 4 + 275 * 1 / 9 + 1 + 1721013.5 + 0 / 24
= 2458850
JD(1/1/2021) = 367 * 2021 – 7 * (2021 + (1 + 9) / 12) / 4 + 275 * 1 / 9 + 1 + 1721013.5 + 0 / 24
= 2459215.5
Khoảng cách giữa hai ngày = JD(1/1/2021) – JD(1/1/2020)
= 2459215.5 – 2458850
= 365.5
Ta thấy rằng khoảng cách giữa hai ngày là một số thập phân, không phải là một số nguyên, do đó ta không thể dùng công thức đơn giản như trên để tính thời gian.
Trong bài viết này, chúng tôi đã giới thiệu về công thức tính thời gian và một số ví dụ cụ thể. Hy vọng bài viết sẽ giúp bạn hiểu hơn về khái niệm thời gian và cách tính toán nó trong các lĩnh vực khác nhau.