: Vật lý quanh ta ( có nhiều điều thú vị lắm chứ)
manhquynh_drt > 05-04-2011, 01:43 AM
Có đôi khi những điều tưởng như rằng đơn giản lắm, tưởng như ai cũng biết đến điều này.
Oh... ko, chưa chắc đâu. Melissa chắc chắn với bạn rằng: có nhiều điều trong topic này bạn chưa biết đến đâu thật đó.
Cùng khám phá nhé. :k26
Và cũng mong các bạn post cùng, những hiện tượng vật lý có trong tự nhiên, xoay quanh cuộc sống của chúng ta.
1- Tại sao nước làm tắt lửa?
Nước được dùng để dập lửa trong hầu hết các vụ hỏa hoạn.
Vấn đề tuy đơn giản, nhưng không phải ai cũng có đáp án chính xác cho câu hỏi này. Dưới đây là giải thích của nhà vật lý Ia. I. Perenman.
Thứ nhất, hễ nước gặp một vật đang cháy thì nó biến thành hơi và hơi này lấy đi rất nhiều nhiệt của vật đang cháy. Nhiệt cần thiết để biến nước sôi thành hơi nhiều gấp 5 lần nhiệt cần thiết để đun cùng thể tích nước lạnh ấy lên 100 độ.
Thứ hai, hơi nước hình thành lúc ấy chiếm một thể tích lớn gấp mấy trăm lần thể tích của khối nước sinh ra nó. Khối hơi nước này bao vây xung quanh vật đang cháy, không cho nó tiếp xúc với không khí. Thiếu không khí, sự cháy sẽ không thể duy trì được.
Để tăng cường khả năng làm dập lửa của nước, đôi khi người ta còn cho thêm … thuốc súng vào nước. Điều này thoạt nghe thì thấy lạ, nhưng rất có lý: thuốc súng bị đốt hết rất nhanh, đồng thời sinh ra rất nhiều chất khí không cháy. Những chất khí này bao vây lấy vật thể, làm cho sự cháy gặp khó khăn.
2- Băng phẳng và băng mấp mô, thứ nào trơn hơn?
Trên sàn nhà đánh thật bóng dễ trơn trượt hơn trên sàn nhà thường. Có lẽ trên băng cũng giống thế mới phải, nghĩa là băng phẳng phải trơn hơn băng lồi lõm, mấp mô. Nhưng thực tế lại trái với dự đoán đó.
Nếu có dịp kéo một xe trượt băng chở thật nặng qua mặt băng mấp mô, bạn sẽ thấy chiếc xe nhẹ hơn đi trên mặt băng phẳng rất nhiều. Mặt băng mấp mô trơn hơn mặt băng phẳng lỳ! Điều đó được giải thích như sau: Tính trơn của băng không phụ thuộc vào sự bằng phẳng, mà hoàn toàn do một nguyên nhân khác. Đó là điểm nóng chảy của băng giảm đi khi tăng áp suất.
Ta hãy phân tích xem có điều gì xảy ra khi trượt băng trên giày trượt hoặc bằng xe trượt. Đứng trên giày trượt, chúng ta tựa trên một diện tích rất nhỏ, tổng cộng chỉ độ mấy milimét vuông. Trọng lượng toàn thân ta nén cả trên cái diện tích bé nhỏ ấy, tạo ra một lực rất lớn. Dưới áp suất lớn, băng tan ở nhiệt độ thấp. Lúc ấy, giữa đế giày trượt và băng có một lớp nước mỏng. Thế là người trượt băng đi được.
Và khi chân anh ta vừa di chuyển đến nơi khác, thì lập tức ở đó lại xảy ra hiện tượng giống như trên, nghĩa là băng dưới chân anh ta biến thành một lớp nước mỏng. Trong tất cả các vật tồn tại trong thiên nhiên, chỉ một mình băng có tính chất ấy. Một nhà vật lý Xô Viết đã gọi nó là "vật trơn duy nhất trong thiên nhiên". Những vật khác tuy bằng phẳng nhưng không trơn.
Bây giờ, ta trở lại vấn đề băng bằng phẳng và băng mấp mô, thứ nào trơn hơn. Theo lý thuyết, cùng một vật đè nặng lên diện tích càng nhỏ, thì áp suất nó gây ra càng mạnh. Vậy thì, người trượt băng sẽ tác dụng lên trên đế tựa một áp suất lớn hơn khi đứng trên băng phẳng lỳ hay khi đứng trên băng mấp mô? Rõ ràng là khi đứng trên băng mấp mô. Bởi vì ở đây, họ chỉ đè lên một diện tích rất nhỏ chỗ nhô lên hay lồi ra của mặt băng mà thôi. Mà áp suất trên băng càng lớn, thì băng tan càng nhanh, và do đó băng càng trơn (nếu đế giày đủ rộng).
Nếu đế hẹp thì những điều giải thích trên không thích hợp nữa. Vì trong trường hợp đó, đế tựa sẽ khía sâu vào những chỗ băng nhô ra, và lúc này, năng lượng chuyển động đã bị tiêu hao vào việc khía băng.
3- Tại sao mắt mèo một ngày biến đổi 3 lần?
Đồng tử mắt mèo có thể co lại cực nhỏ để thích nghi với ánh sáng mạnh.
Dân gian Trung Quốc có câu vè về sự giãn nở ngày 3 lần của đồng tử mắt mèo như sau: “Dần, mão, thân, dậu như hạt táo; Thìn, tỵ, ngọ, mùi như sợi chỉ; Tý, sửu, tuất, hợi như trăng rằm”. Điều gì khiến cho mắt mèo có năng lực đó?
Thì ra, con ngươi (đồng tử) của mèo rất to, và năng lực co của cơ vòng ở con ngươi rất khỏe. Ở người, nếu nhìn chăm chú vào mặt trời, con ngươi của mắt sẽ thu nhỏ lại. Nhưng chúng ta chỉ nhìn được đến một mức độ nhất định mà thôi, không thể thu nhỏ thêm nữa, vì lâu sẽ cảm thấy nhức mắt. Còn nếu chong mắt lâu lâu một chút vào nơi tối tăm, ta sẽ cảm thấy ng mặt.
Nhưng mèo, dưới sự chiếu rọi của ánh sáng không như nhau, lại có thể thích ứng rất tốt. Dưới ánh sáng rất mạnh vào ban ngày, con ngươi của mèo có thể thu lại cực nhỏ, giống như một sợi chỉ. Đến đêm khuya trời tối đen, con ngươi có thể mở to như trăng rằm. Dưới cường độ chiếu sáng vào lúc sáng sớm hoặc nhá nhem tối, con ngươi sẽ có hình hạt táo.
Như vậy con ngươi của mắt mèo có khả năng co lại rất lớn so với con ngươi trong mắt người, do đó khả năng phản ứng với ánh sáng cũng nhạy hơn chúng ta. Cho nên, dù ánh sáng có quá mạnh hoặc quá yếu, mèo vẫn nhìn rõ ràng các đồ vật như thường.
4- Ai đã nghĩ ra từ gas?
Van Helmont.
Từ gas (tiếng Anh) thuộc về những khái niệm được nghĩ ra cùng lúc với các từ nhiệt kế (thermometer) và khí quyển (atmosphere). Tác giả là nhà khoa học người Hà Lan Jan Baptista van Helmont (1577-1644), sống cùng thời với Galileo. Ông đã dựa vào chữ chaos của tiếng Hy Lạp cổ để đặt ra chữ gas.
Sau khi khám phá ra rằng không khí gồm hai thành phần, trong đó một phần duy trì sự cháy (ôxy) và một thành phần khác không có tính chất như vậy, Helmont viết: "Chất khí duy trì sự cháy đó tôi gọi là gas, vì nó hầu như không khác gì cái chaos của người Hy Lạp cổ (chữ chaos của người Hy Lạp cổ có nghĩa là khoảng không sáng i lọi).
Tuy vậy, sau đó khá lâu, chữ gas vẫn không được sử dụng rộng rãi, và phải mãi đến năm 1789, nó mới được nhà hóa học Pháp nổi tiếng Lavoisier làm sống lại khi tìm ra các loại khí đốt như hydro và methane. Danh từ đó càng được phổ biến rộng rãi hơn khi người ta dùng khí nhẹ vận hành chiếc khinh khí cầu đầu tiên năm 1790.
Ngày nay, chữ gas được dùng khắp thế giới. Nó khá đa nghĩa, vì vừa có nghĩa là khí đốt, vừa có nghĩa là hơi hoặc khí nhẹ nói chung. Trong tiếng Việt, chúng ta thường gọi gas là ga, ví dụ bếp ga, bật lửa ga... (Xin phân biệt chữ ga này với chữ ga trong nhà ga, vì nhà ga được phiên âm từ chữ gare của tiếng Pháp).
5- Tại sao khi có gió lại thấy lạnh hơn?
Chắc hẳn ai cũng biết rằng trời rét mà im gió thì dễ chịu hơn so với lúc có gió. Nhưng, không phải tất cả mọi người đều biết nguyên nhân của hiện tượng ấy. Chỉ các sinh vật mới cảm thấy giá buốt khi có gió, còn các vật vô sinh thì không.
Chẳng hạn, nhiệt kế sẽ không hề tụt xuống khi để nó ra ngoài trời đang có lốc. Trước hết, sở dĩ ta cảm thấy rét buốt trong những ngày đông có gió là vì nhiệt từ mặt ta (và nói chung là từ toàn thân) tỏa ra lúc ấy nhiều hơn hẳn lúc trời im gió. Khi đứng gió, lớp không khí bị thân thể ta làm nóng lên không được thay thế nhanh bởi lớp không khí mới, còn lạnh. Còn khi gió mạnh, thì trong một phút, càng có nhiều không khí đến tiếp xúc với da thịt ta và do đó thân thể ta càng bị lấy đi nhiều nhiệt. Chỉ một điều đó thôi cũng đủ gây ra cảm giác lạnh.
Nhưng, hãy còn một nguyên nhân khác nữa. Da chúng ta luôn luôn bốc hơi ẩm, ngay cả trong không khí lạnh cũng vậy. Để bốc hơi cần phải có nhiệt lượng, nhiệt ấy lấy từ cơ thể chúng ta và từ lớp không khí dính sát vào cơ thể chúng ta. Nếu không khí không lưu thông thì sự bốc hơi tiến hành rất chậm, bởi vì lớp không khí tiếp xúc với da sẽ rất ng no hơi nước (bão hòa). Nhưng nếu không khí lưu thông và lớp khí tiếp xúc với da luôn luôn đổi mới, thì sự bốc hơi lúc nào cũng tiến hành một cách mạnh mẽ, mà như vậy cơ thể sẽ tiêu hao rất nhiều nhiệt.
Vậy tác dụng làm lạnh của gió lớn đến mức nào? Điều này phụ thuộc vào vận tốc của gió và nhiệt độ của không khí. Nói chung, tác dụng ấy vượt xa mức mà mọi người tưởng. Bạn hãy xem một ví dụ sau để có thể hình dung được nó: Giả sử nhiệt độ của không khí là +4 độ C, nhưng không hề có gió. Trong điều kiện ấy, nhiệt độ của da chúng ta là 31 độ C. Nếu bây giờ có một luồng gió nhẹ thổi qua, vừa đủ lay động lá cờ nhưng chưa đủ làm
6- Chúng ta có thể chịu được nóng đến mức nào?
Sa mạc tuy nóng nhưng lại khô, vì thế con người có thể chịu đựng được nhiệt độ rất cao.
Khả năng chịu nóng của con người khá hơn nhiều so với chúng ta tưởng. Tại miền trung Australia, nhiệt độ mùa hè ở chỗ râm thường là 46 độ C, cao điểm tới 56 độ. Còn nếu tăng thật từ từ, cơ thể người thậm chí còn chịu được... nhiệt độ sôi của nước.
Khi tàu bè đi từ Hồng Hải đến vịnh Ba Tư, mặc dù trong các phòng của tàu luôn luôn có quạt thông gió, nhiệt độ ở đây vẫn tới 50 độ C hoặc hơn. Mức nóng nhất quan sát trong giới tự nhiên ở trên mặt đất không quá 57 độ C. Nhiệt độ này được xác định tại “thung lũng chết” thuộc California (Bắc Mỹ).
Tuy nhiên, những nhiệt độ kể trên đều được đo trong bóng râm. Tại sao các nhà khí tượng lại phải chọn vị trí như vậy? Đó là vì, chỉ khi nhiệt kế đặt trong bóng râm mới đo được nhiệt độ của không khí. Nếu để nhiệt kế ngoài nắng, mặt trời sẽ hun nó nhiều hơn hẳn so với không khí xung quanh, thành ra độ chỉ của nó không cho ta biết chút gì về trạng thái nhiệt của môi trường.
Đã có người tiến hành thí nghiệm để xác định nhiệt độ cao nhất mà cơ thể người có thể chịu đựng được. Họ nhận thấy trong không khí khô ráo, nếu tăng nhiệt độ thật từ từ thì cơ thể chúng ta chẳng những có thể chịu đựng được nhiệt độ sôi của nước (100° C), mà đôi khi còn chịu được cao hơn nữa, đến 160° C. Hai nhà vật lý người Anh Blagơden và Tsentơri đã chứng minh điều này bằng cách đứng hàng giờ trong lò nướng bánh mì nóng bỏng.
Tại sao con người có năng lực chịu nóng cao đến vậy? Đó là vì trên thực tế, cơ thể người không tiếp nhận nhiệt lượng đó, mà vẫn giữ thân nhiệt gần với nhiệt độ tiêu chuẩn. Cơ thể chúng ta chống cự bằng cách đổ mồ hôi. Khi mồ hôi bay hơi, nó sẽ hút rất nhiều nhiệt ở lớp không khí dính sát với da, và làm cho nhiệt độ của lớp không khí ấy giảm đi rất nhiều.
Điều kiện cần thiết duy nhất giúp cho cơ thể người chịu đựng được nhiệt độ cao là cơ thể người không tiếp xúc trực tiếp với nguồn nhiệt và không khí phải khô ráo. Ở Trung Á, trời nóng 37 độ mà vẫn tương đối dễ chịu. Nhưng nếu ở Saint Peterburg nóng 24 độ thì chúng ta đã cảm thấy khó chịu. Nguyên nhân là độ ẩm không khí ở Saint Peterburg cao, còn ở Trung Á thì rất ít mưa, khí hậu vô cùng khô ráo
7- Dùng băng lấy lửa như thế nào?
Có thể dùng băng làm thấu kính hội tụ sinh lửa.
Giả sử bạn bị lạc lên một băng đảo và quên mang theo diêm hoặc bật lửa. Xung quanh chỉ có băng tuyết và những cành củi khô. Lúc ấy, có thể bạn sẽ phải dùng băng lấy lửa. Thế nhưng băng là nước hóa đặc ở nhiệt độ rất thấp, làm sao có thể sinh lửa được?
Ở đây bạn phải sử dụng một nguyên lý trong quang học, đó là kính lồi có thể hội tụ ánh sáng. Người ta có thể đắp băng thành những chiếc kính lồi lớn, trong suốt, rồi đặt nghiêng hứng ánh nắng mặt trời. Khi ánh sáng đi qua chiếc "kính băng" này, nó sẽ không hâm nóng băng, mà năng lượng được tụ lại vào một điểm nhỏ.
Nếu chiếc kính băng rộng 1 mét và dày khoảng 30 centimét, thì năng lượng ánh sáng mặt trời mà nó hội tụ có thể đủ lớn để đốt cháy một đám củi khô. Nhà văn viễn tưởng Jules Verne đã dựa trên nguyên lý này để viết ra cuốn truyện phiêu lưu "Cuộc du lịch của viên thuyền trưởng Hatterat" mà trong đó, các nhân vật trong truyện đã dùng thấu kính băng lấy lửa ở nhiệt độ - 48 độ C!
8 - Mặt trời mọc vào lúc nào?
Mặt trời mọc.
Giả sử bạn nhìn thấy mặt trời mọc vào đúng 5 giờ sáng. Ánh sáng đi từ mặt trời đến trái đất mất 8 phút. Vậy, nếu ánh sáng truyền ngay tức khắc thì phải chăng chúng ta sẽ nhìn thấy mặt trời sớm hơn 8 phút, tức là vào lúc 4 giờ 52?
Chắc hẳn nhiều người sẽ ngạc nhiên khi biết rằng câu trả lời ấy hoàn toàn sai. Nguyên do vì khái niệm mặt trời “mọc” thực ra chỉ có nghĩa trái đất của chúng ta quay những điểm mới trên bề mặt của nó tới vùng đã được chiếu sáng sẵn. Cho nên, dù ánh sáng có truyền ngay tức khắc, thì bạn vẫn nhìn thấy mặt trời mọc vào cùng một lúc như trường hợp ánh sáng truyền đi phải mất một số thời gian, tức là vào đúng 5 giờ sáng!
Nhưng nếu bạn quan sát (bằng kính thiên văn) sự xuất hiện của một “tia lửa” ở đĩa mặt trời thì lại là một chuyện khác. Nếu ánh sáng truyền ngay tức khắc thì bạn sẽ nhìn thấy tia lửa xuất hiện sớm hơn 8 phút.
9- Chúng ta uống như thế nào?
Uống nước không chỉ là dùng miệng.
Liệu vấn đề này có thể làm ta suy nghĩ được chăng? Được lắm chứ. Chúng ta kề cốc hoặc thìa nước vào môi và “húp” chất lỏng chứa trong đó vào miệng. Ấy chính cái hành động “húp” giản dị mà ta quá quen thuộc đó lại cần phải giải thích.
Quả vậy, tại sao chất lỏng lại chảy vào miệng ta? Cái gì lôi kéo nó vậy? Và đây là nguyên nhân: Khi uống, ta làm giãn g ngực ra và nhờ đó làm loãng không khí trong miệng. Dưới tác dụng của áp suất không khí ở bên ngoài, chất lỏng có khuynh hướng chạy vào khoảng không gian có áp suất nhỏ hơn, và thế là chảy vào miệng ta.
Hiện tượng ở đây cũng giống như hiện tượng sẽ xảy ra với chất lỏng trong các bình thông nhau. Nếu như ta làm loãng không khí ở bên trên một bình, dưới tác dụng của áp suất khí quyển, chất lỏng sẽ dâng cao lên trong bình đó. Ngược lại, nếu ngậm chặt môi vào cổ một cái chai thì dù cố gắng thế nào bạn cũng không thể “húp” được nước từ chai vào miệng, vì áp suất không khí trong miệng và trên mặt nước là như nhau.
Vậy, nói chặt chẽ ra thì chúng ta không những uống bằng miệng mà còn bằng cả phổi nữa, vì sự giãn nở của phổi chính là nguyên nhân làm cho chất lỏng chảy vào miệng.
10- Nếu như không có ma sát?
Nhờ có ma sát mà mọi vật ở yên chỗ của nó.
Nhờ có ma sát mà ta có thể ngồi, đi lại và làm việc được dễ dàng; nhờ nó mà sách vở bút mực nằm yên trên mặt bàn, mà cái bàn không bị trượt trên sàn nhà, mặc dù người ta không đặt nó vào sát tường, và quản bút không tuột ra khỏi các ngón tay...
Ma sát là một hiện tượng phổ biến đến nỗi chúng ta ít khi để ý tới tác dụng hữu ích của nó, mà thường cho nó là một hiện tượng tự nhiên phải thế.
Nhờ ma sát mà các vật thêm vững vàng. Người thợ mộc ghép sàn nhà cho phẳng để khi người ta đặt bàn ghế ở đâu là chúng đứng yên ở đấy. Cốc, đĩa, thìa đặt trên bàn ăn đều được nằm yên mà ta không cần phải quan tâm đặc biệt đến chúng, nếu như không gặp trường hợp có sự chòng chành bất thường như trên tàu thuỷ.
Thử tưởng tượng rằng có thể trừ bỏ được ma sát hoàn toàn thì sẽ không có một vật thể nào, dù là to như một tảng đá hay nhỏ như một hạt cát có thể tựa vững lên nhau được. Tất cả sẽ bị trượt đi và lăn mãi cho đến khi chúng đạt tới một vị trí thật thăng bằng đối với nhau mới thôi. Nếu như không có ma sát thì trái đất của chúng ta sẽ thành một quả cầu nhẵn nhụi giống như một quả cầu bằng nước.
Có thể nói thêm rằng nếu không có ma sát thì các đinh ốc sẽ rơi tuột ra khỏi tường, chẳng đồ vật nào giữ chặt được ở trong tay, chẳng cơn lốc nào dứt nổi, chẳng âm thanh nào tắt mà sẽ vang mãi thành một tiếng vọng bất tận, vì đã phản xạ không chút yếu đi vào các bức tường. Mỗi lần đi trên băng, ta lại có một bài học cụ thể để củng cố lòng tin của mình vào tầm quan trọng đặc biệt của ma sát. Đi trên đường phố có băng phủ hay trên đường đất thịt sau khi trời mưa, ta cảm thấy mình thật bất lực và lúc nào cũng như muốn ngã...
Tuy nhiên, trong kỹ thuật người ta có thể lợi dụng sự ma sát rất bé để phục vụ những việc có ích. Chẳng hạn những chiếc xe trượt trên mặt băng, hay những con đường băng dùng để vận chuyển gỗ từ chỗ khai thác đến chỗ đặt đường sắt, hoặc đến những bến sông để thả bè. Trên những đường “ray” băng trơn nhẵn, hai con ngựa đã kéo nổi 70 tấn gỗ.
11- Sản xuất băng khô từ than như thế nào?
Băng khô.
Tại các lò công nhiệp, người ta làm sạch khói than, rồi dùng kiềm hút sạch khí CO2. Sau đó, họ đun nóng để tách khí ra khỏi dung dịch kiềm, rồi nén dưới áp suất 70 atmosphere để nó chuyển sang dạng lỏng... Sau đó, người ta lại để nó bay hơi dưới áp suất thấp. Kết quả, họ thu được CO2 rắn, đó chính là băng khô.
Khí carbonic lỏng được chứa trong các bình dày và được chuyển tới công xưởng sản xuất đồ uống có ga và những công xưởng nào cần dùng tới nó. Còn băng khô, tức CO2 rắn, nhìn bề ngoài giống như các cục tuyết nén chặt, được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như bảo quản thức ăn hoặc cứu hỏa.
Nhiệt độ của băng khô rất thấp (-78 độ C), nhưng nếu cầm nó vào tay, người ta vẫn không có cảm giác quá lạnh, lý do là khi ta tiếp xúc, khí CO2 bay ra ngăn cách tay ta và băng khô. Chỉ khi nắm chặt cục băng khô thì ta mới bị tê cóng. Danh từ băng khô diễn đạt chủ yếu tính chất vật lý của nó. Bản thân băng khô không bao giờ bị ẩm và làm ướt bất kỳ vật nào xung quanh. Gặp nóng là lập tức nó biến thành khí, không qua trạng thái lỏng. Đặc tính đó của băng khô có thể được sử dụng để bảo quản thực phẩm cực tốt, bởi khí CO2 bám trên bề mặt còn có tác dụng ức chế khả năng phát triển của vi sinh vật. Cuối cùng, CO2 rắn còn là chất cứu hỏa tin cậy. Chỉ cần ném một miếng băng khô vào đám lửa đang cháy là có thể dập tắt nó.
12- Nước đá bỏng tay
Nước có thể đóng băng ở nhiệt độ khác nhau.
Khi nói đến nước đá, có lẽ bạn luôn nghĩ rằng nó phải rất lạnh, vậy làm sao có thể bỏng tay được. Tuy nhiên thực tế, ở điều kiện áp suất cao, nước có thể đóng băng ở nhiệt độ... 76 độ C, tức là nếu bạn chạm vào, bạn sẽ bị bỏng liền.
Các nhà khoa học Anh là những người đầu tiên tạo ra nước đá nhiệt độ cao khi nén nó ở một thiết bị làm bằng thép dày. Khi áp suất tăng lên 20.600 atmosphere, nước đã đóng băng ở nhiệt độ trên 75 độ C, tức là có thể làm bỏng. Các nhà khoa học gọi loại nước đá nóng này là "băng thứ 5". Nói chung áp suất càng cao thì nước đá càng nóng.
Điều đáng nói là nước đá nóng đặc hơn nước đá thường, thậm chí còn đặc hơn cả nước lỏng nữa. Tỷ khối của nước đá ở nhiệt độ 76 độ C là 1,05. Như vậy khi bỏ nó vào nước, nó sẽ chìm chứ không nổi như đá bình thường.
13- Trái bom dưa hấu
Trong cuộc đua ô tô chặng Saint Petersburg - Tiphliso năm 1924, nông dân vùng Kavkaz đã hoan hô những chiếc ô tô đi ngang qua bằng cách ném cho các nhà thể thao nào là lê, táo, dưa hấu, dưa gang. Kết quả là chúng làm bẹp, làm thủng vỡ cả hòm xe, còn những quả táo thì làm các tay đua bị thương nặng.
Nguyên nhân thật dễ hiểu: vận tốc riêng của ô tô đã cộng thêm vào với vận tốc của quả dưa hay quả táo ném tới và biến chúng thành những viên đạn nguy hiểm, có tác dụng phá hoại. Ta tính không khó khăn lắm là một viên đạn có khối lượng 10 g cũng có năng lượng chuyển động như một quả dưa 4 kg ném vào chiếc ô tô đang chạy với vận tốc 120 km.
Tuy vậy, không thể so sánh tác dụng đâm thủng của quả dưa trong những điều kiện như thế với tác dụng của viên đạn được, vì quả dưa không cứng như viên đạn.
Khi bay nhanh ở những lớp khí quyển cao (tầng bình lưu) các máy bay cũng có vận tốc vào khoảng 3.000 km mỗi giờ, nghĩa là bằng vận tốc của viên đạn, thì người phi công sẽ đương đầu với những hiện tượng giống như hiện tượng vừa nói trên. Mỗi một vật rơi vào chiếc máy bay đang bay nhanh như thế sẽ trở thành một viên đạn phá hoại. Gặp một vốc đạn lớn chỉ đơn giản thả từ một chiếc máy bay khác sang, dù máy bay đó không bay ngược chiều, cũng y như bị một khẩu súng máy bắn trúng: những viên đạn ném tới sẽ đập vào máy bay mạnh chẳng kém những viên đạn súng máy. Ngược lại, nếu viên đạn bay đuổi theo máy bay có vận tốc như nó thì sẽ vô hại.
14- 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.
15- Câu đố về hai bình cà phê
Trước mắt bạn có hai bình cà phê đáy rộng như nhau, nhưng một cái cao và một cái thấp. Hỏi cái nào đựng nhiều hơn?
Chắc rằng nếu không suy nghĩ thì nhiều người sẽ tưởng rằng cái bình cao đựng được nhiều hơn cái bình thấp. Song thử đổ nước vào bình cao, bạn sẽ chỉ đổ được tới ngang mực miệng vòi của nó mà thôi, đổ thêm nữa thì nước sẽ tràn ra ngoài. Và vì miệng vòi của cả hai bình cà phê đều cao như nhau, nên bình thấp cũng đựng được nhiều như chiếc bình cao có vòi ngắn.
Điều đó cũng dễ hiểu: trong bình và trong vòi cũng giống như mọi bình thông nhau khác, chất lỏng phải ở cùng một mức, mặc dầu chỗ nước ở trong vòi nhẹ cân hơn chỗ nước đựng trong bình. Cho nên nếu vòi không đủ cao thì bạn không thể đổ đầy nước tới nắp bình được: nước sẽ trào ra ngoài. Thường thường, người ta làm vòi ấm có miệng cao hơn miệng bình để cho có hơi nghiêng bình đi một chút thì nước đựng bên trong cũng không chảy ra ngoài.
16- Người ta đào đường ngầm như thế nào?
Đào hầm theo hình trên cùng là tiện lợi nhất.
Bạn hãy xem hình bên vẽ ba kiểu đường ngầm và thử cho biết kiểu nào là kiểu tiện lợi nhất. Không phải kiểu ở giữa, cũng không phải kiểu dưới cùng, mà chính là kiểu trên cùng.
Nhiều đường ngầm được đào như ở hình trên cùng, nghĩa là đào theo những đường tiếp tuyến với vỏ quả đất tại những điểm ngoài cùng của đường ngầm. Một kiến trúc kiểu đó, trước hết hơi chạy lên cao, sau đó đi xuống thấp. Nó được coi là loại đường ngầm tiện lợi nhất, vì nước sẽ không ứ lại bên trong mà tự động chạy ra phía miệng.
Hình ở giữa, đường ngầm nằm ngang, tức là được đào theo một đường cung mà ở bất kì điểm nào nó cũng tạo thành góc vuông với phương của đường dây dọi (Thực ra, đường này có độ cong trùng hợp với độ cong của bề mặt trái đất). Nước sẽ không thoát ra ngoài được vì tại điểm nào trên đường đó nước đều ở trạng thái cân bằng. Khi con đường loại này kéo dài quá 15 km thì đứng ở đầu đường này không thể nhìn tới đầu đường kia được: Tầm nhìn của mắt ta đã bị cái trần của đường ngầm che khuất, vì điểm giữa của con đường cao hơn các điểm ở hai đầu đến 4 mét.
Hình sau cùng, nếu đào đường ngầm theo đường thẳng thì hai đầu sẽ cao hơn so với khoảng giữa. Nước không những không thoát ra khỏi đường được, mà trái lại còn đọng lại ở giữa là nơi thấp nhất của đường. Song đứng ở đầu này, ta lại có thể nhìn thấy đầu kia.
17- Cuộc sống trong con mắt người cận thị
“Ở trường trung học, tôi bị cấm chỉ không được đeo kính, nên thấy cô gái nào cũng đẹp cả. Nhưng sau khi tốt nghiệp, thì tôi thất vọng biết bao!”, nhà thơ Denvich, bạn của nhà thơ Puskin đã có lần viết như thế. Denvich gặp phải tình huống trớ trêu này là do đôi mắt cận đã khiến ông "nhìn gà hóa hóa quốc".
Trước tiên, những người cận thị (dĩ nhiên, chỉ khi không đeo kính) không bao giờ nhìn thấy rõ rệt những vành bao ngoài của đồ vật. Đối với họ, tất cả mọi vật đều có hình dáng hết sức lờ mờ. Một người có thị giác bình thường khi có thể phân biệt được từng lá, cành cây riêng biệt trên nền trời. Còn người cận thị thì chỉ nhìn thấy một khối màu xanh không có hình thù rõ rệt, mờ mờ ảo ảo, như một hình kỳ lạ vậy.
Những người cận thị thấy bộ mặt người khác như trẻ trung hơn và quyến rũ hơn, đơn giản vì họ không thể nhìn thấy những nếp nhăn và những vết sẹo nhỏ. Đối với họ, màu da đỏ thô trở thành màu hồng mịn màng.
Đôi khi chúng ta rất ngạc nhiên khi thấy người nào đó đoán tuổi người khác sai đến 10 tuổi. Chúng ta lấy làm lạ về óc thẩm mỹ kỳ quặc của anh ta, thậm trí còn thấy anh ta thiếu lịch sự, trố mắt nhìn trừng trừng vào mình. Đó là vì khi không đeo kính mà nói chuyện, anh ta hoàn toàn không nhìn thấy bạn. Trong mọi trường hợp anh ta đều không nhìn thấy những điều mà bạn cầm chắc là anh ta phải thấy. Bởi vì, trước mắt anh ta là một hình ảnh mơ hồ, không có gì đặc biệt, do đó cách một giờ sau gặp lại nhau, anh ta đã không nhận ra bạn. Những người cận thị nhận ra người khác phần lớn dựa vào giọng nói chứ không phải căn cứ vào hình dáng bên ngoài.
Ban đêm, đối với người cận thị, hết thảy những vật sáng như đèn đường phố, đèn trong nhà… đều trở nên lớn vô cùng, những bóng đen mờ ảo không có hình dáng. Họ không nhận ra những chiếc ô tô phóng lại gần mà chỉ thấy hai vùng sáng i lòa (hai đèn pha ô tô), đằng sau là một khối tối om.
Bầu trời đêm đối với người cận thị cũng khác xa so với người thường. Họ chỉ có thể thấy những ngôi sao lớn nhất mà thôi. Do đó, đáng lẽ là hàng nghìn ngôi sao thì họ chỉ thấy được độ mấy trăm. Qua mắt họ, những ngôi sao ấy giống như những quả cầu sáng khổng lồ, còn mặt trăng rất to và gần, trăng lưỡi liềm thì là một hình dạng rất phức tạp, kỳ quái.
Nguyên nhân của tất cả những hiện tượng trên là do sai sót trong cấu tạo của mắt người cận thị. Mắt họ quá sâu, đến nỗi những tia sáng mà nó thu được phát ra từ mỗi điểm trên vật thể không sao hội tụ được ở đúng võng mạc, mà lại hội tụ trước võng mạc. Do đó, tia sáng khi rọi tới võng mạc ở đáy mắt thì đã phân tán mất rồi, nên chỉ tạo thành một ảnh rất lờ mờ trên võng mạc.
18- Có dễ dàng bóp vỡ được vỏ trứng không?
Bạn có thể nghĩ rằng việc ấy quả là trò trẻ con! Ấy chớ, mặc dù mỏng là thế nhưng vỏ của một quả trứng thông thường cũng không phải là quá mảnh dẻ. Muốn bóp vỡ bằng cách ép hai đầu nhọn của nó vào lòng bàn tay, bạn phải "vận công" tương đối đấy.
Chính hình dáng lồi của vỏ trứng đã khiến cho nó vững bền một cách lạ thường như thế. Nguyên nhân của hiện tượng cũng giống như tính vững bền của các loại cửa cuốn hình vòm dưới đây:
Click vào hình để xem rõ hơn.
Trong hình là một cái cửa sổ bằng đá xây cuốn như thế. Sức nặng S (tức là trọng lượng của các phần nằm bên trên của bức tường) tỳ lên viên đá hình cái nêm chèn ở giữa vòm cuốn sẽ đè xuống dưới một lực, biểu diễn bằng mũi tên A trên hình vẽ. Nhưng hình dạng cái nêm của viên đá làm cho nó không thể tụt xuống dưới được mà chỉ có thể đè lên những viên đá bên cạnh thôi. Ở đây lực A có thể phân tích làm hai lực B và C, theo quy tắc hình bình hành. Các lực này cân bằng với sức cản của các viên đá nằm dính sát nhau, rồi đến lượt chúng mỗi viên đá lại chịu sự nén chặt của các viên đá xung quanh. Như vậy lực từ bên ngoài đè lên cái cửa xây cuốn sẽ không thể làm cửa bị hỏng được.
Thế nhưng, lực tác dụng từ bên trong ra lại có thể làm đổ cái cửa này tương đối dễ dàng. Lý do cũng dễ hiểu: hình dạng cái nêm của các viên đá chỉ giữ không cho chúng tụt xuống, chứ chẳng hề ngăn chúng đi lên chút nào.
Vỏ quả trứng chẳng qua cũng là một cái vòm cửa nói trên, chỉ có điều nó được cấu tạo bởi một lớp liền nhau. Khi có sức ép từ bên ngoài vào thì nó không dễ bị vỡ tan ra như ta tưởng. Có thể đặt một chiếc ghế khá nặng dựa chân lên 4 quả trứng sống mà chúng vẫn không bị vỡ. Bây giờ chắc bạn đã hiểu tại sao thân gà mẹ cũng khá nặng, mà khi xéo lên ổ không làm vỡ trứng, trong khi chú gà con yếu ớt lúc nở ra lại có thể dùng mỏ phá tung dễ dàng lớp vỏ bao bọc bên ngoài.
Tính bền vững kỳ lạ của các bóng đèn điện - những thứ thoạt như rất mảnh dẻ và giòn - cũng được cắt nghĩa như tính bền vững của vỏ trứng. Sự bền vững của chúng còn làm ta ngạc nhiên hơn nữa, nếu bạn nhớ rằng có loại bóng đèn bên trong là khoảng chân không tuyệt đối, không một tí gì có thể chống lại áp suất của không khí bên ngoài. Thế mà độ lớn của áp suất không khí trên một bóng đèn điện lại chẳng phải là nhỏ: một bóng đèn có đường kính 10 cm phải chịu một lực trên 700 N (bằng trọng lượng của một người) ép vào từ mọi phía. Bóng đèn chân không còn "cao thủ" hơn, nó có thể chịu được một áp suất lớn hơn áp suất trên 2,5 lần.
19- Cuộc du lịch rẻ tiền nhất!
Vào thế kỷ 17, nhà văn Pháp Xirano De Becgiorac viết một cuốn tiểu thuyết khôi hài nhan đề “Sử ký của những nước trên mặt trăng” (1652), trong đó có mô tả một lần, ông ta làm thí nghiệm vật lý, rồi chẳng biết vì sao bay bổng lên trời. Sau vài tiếng, hạ xuống đất, ông ngạc nhiên thấy mình đã ở Canada...
Nhà văn Pháp này cho rằng cuộc phi hành ngoài sức tưởng tượng vượt Đại Tây Dương là hoàn toàn tự nhiên. Lý do ông đưa ra là trong khi nhà du hành rời khỏi mặt đất thì hành tinh chúng ta vẫn tiếp tục quay từ tây sang đông như trước. Cho nên khi hạ xuống, dưới chân ông ta không phải là nước Pháp nữa mà đã là lục địa châu Mỹ.
Quả là một phương pháp du lịch rẻ tiền và đơn giản! Các bạn xem, chỉ cần bay lên bầu trời trên trái đất, rồi dừng lại trong không trung vài phút thôi, là có thể hạ xuống một nơi xa lạ về phía tây. Nhưng tiếc thay, cái phương pháp kỳ dị đó chỉ là chuyện hoang đường.
Một là, sau khi chúng ta lên tới không trung thì thật ra chúng ta vẫn ràng buộc với cái vỏ khí của trái đất, chúng ta lơ lửng trong khí quyển mà lớp khí quyển này lại quay theo trái đất. Không khí (nói đúng hơn là các lớp không khí đặc ở dưới) cùng quay với trái đất và mang theo hết thảy những gì tồn tại trong nó như mây, máy bay, chim c và côn trùng… Nếu như không khí không chuyển động cùng với trái đất, thì đứng trên trái đất chúng ta sẽ luôn luôn thấy có gió to thổi mạnh đến nỗi bão táp so với nó chỉ như một cơn gió thoảng. Bởi vì, các bạn nên chú ý rằng, chúng ta đứng yên để cho không khí đi qua hoặc không khí đứng yên và chúng ta chuyển động trong không khí thì cũng hoàn toàn giống nhau. Trong cả hai trường hợp này, chúng ta đều cảm thấy có gió to. Người đi xe mô tô phóng với vận tốc 100 km/h thì mặc dù trời yên gió tạnh ta cũng vẫn thấy gió thổi ngược rất mạnh.
Thứ hai là, hãy cứ cho rằng chúng ta có thể lên tới lớp khí quyển cao nhất, hoặc trái đất của chúng ta không có lớp khí quyển này đi nữa, thì lúc ấy cái phương pháp du lịch rẻ tiền kia cũng chẳng phải dễ dàng thực hiện được. Bởi vì, sau khi chúng ta rời khỏi bề mặt của trái đất đang quay, do quán tính, chúng ta vẫn tiếp tục chuyển động với vận tốc cũ, hoặc nói một cách khác, chúng ta vẫn tiếp tục chuyển động với vận tốc chuyển động của trái đất ở phía dưới. Cho nên, khi hạ xuống, chúng ta lại rơi đúng vào nơi xuất phát, giống như khi ta nhảy lên ở bên trong 1 toa xe lửa đang chạy ta đã lại rơi xuống đúng chỗ vậy. Tuy quán tính có làm cho chúng ta chuyển động thẳng (theo tiếp tuyến), còn trái đất ở dưới chân chúng ta lại chuyển động theo một đường hình cung, nhưng trong khoảng thời gian rất ngắn thì điều đó không hề gì cả.
20- Muốn làm lạnh vật, đặt trên hay dưới nước đá?
Muốn đun nước, chúng ta đặt ấm nước lên trên ngọn lửa, chứ không đặt cạnh ngọn lửa. Vậy muốn làm lạnh một vật bằng nước đá thì nên làm thế nào? Do thói quen, nhiều người cứ đặt vật lên trên nước đá. Làm thế, chỉ là công cốc mà thôi...
Khi đun nóng nước, chúng ta đặt ấm nước lên trên ngọn lửa là hoàn toàn đúng, bởi vì không khí được ngọn lửa đun nóng sẽ nhẹ hơn, bốc lên khắp xung quanh ấm. Thành ra, theo cách này chúng ta đã sử dụng nhiệt lượng một cách có lợi nhất.
Còn khi làm lạnh vật bằng nước đá, do thói quen, nhiều người cứ đặt vật lên trên, chẳng hạn đặt bình sữa lên trên nước đá. Làm như thế không hợp cách, bởi vì không khí ở bên trên nước đá, sau khi lạnh, sẽ chìm xuống và được thay thế bằng không khí nóng xung quanh. Từ đó ta suy ra một kết luận là: nếu muốn làm lạnh thức ăn hoặc đồ uống thì không nên đặt nó ở trên nước đá mà đặt ở dưới nước đá.
Vì nếu đặt nồi nước lên trên, thì chỉ có lớp nước thấp nhất lạnh đi thôi, còn những phần trên vẫn được bao bọc bởi không khí không lạnh. Ngược lại, nếu đặt cục nước đá lên trên vung nồi, thì nước trong nồi sẽ lạnh đi rất nhanh, bởi vì, lớp nước ở trên bị lạnh, sẽ chìm xuống và nước nóng hơn ở dưới sẽ lên thay thế, cứ như vậy cho đến khi toàn bộ nước trong nồi sẽ lạnh hết mới thôi (khi đó, nước nguyên chất không lạnh xuống đến 0 độ mà chỉ lạnh đến 4 độ C, ở nhiệt độ này nước có tỷ khối lớn nhất). Mặt khác, không khí lạnh ở xung quanh cục nước đá cũng sẽ đi xuống và bao vây lấy nồi nước.
38- Tại sao đóng chặt cửa sổ mà vẫn cảm thấy gió?
Người ta thường hay nhận thấy có gió thổi từ cửa sổ hoàn toàn đóng kín, không có lấy một khe hở nhỏ. Điều này tưởng chừng rất kỳ lạ. Thật ra, đó là chuyện hoàn toàn bình thường. Kiến thức vật lý đơn giản sẽ giúp bạn hiểu điều này.
Không khí trong phòng hầu như không bao giờ hoàn toàn yên lặng. Trong phòng thường có những dòng khí vô hình sinh ra do không khí bị nóng lên hay lạnh đi. Khí nóng lên sẽ nở ra và nhẹ đi, còn gặp lạnh thì ngược lại, co cụm và trở nên nặng hơn. Không khí nhẹ, nóng ở gần lò sưởi sẽ bị không khí lạnh đẩy lên cao, tới trần nhà, còn không khí lạnh tương đối nặng ở gần cửa sổ hay tường lạnh sẽ chìm xuống gần sàn nhà.
Dùng một quả bong bóng, chúng ta có thể phát hiện dễ dàng những luồng khí này. Chú ý là phải buộc một vật nặng con con vào cái bong bóng ấy để cho nó khỏi bám mãi vào trần nhà mà có thể tự do lơ lửng trong không khí. Đưa nó lại gần chiếc lò sưởi đang rực lửa rồi thả ra, nó sẽ bị những luồng khí vô hình lôi đi "du lịch" ở trong phòng, từ lò lửa lên trần nhà, ra cửa sổ rồi hạ xuống sàn nhà, và trở lại lò lửa để tiếp tục cuộc dạo chơi trong phòng.
Đó là lý do tại sao chúng ta cảm thấy có gió thổi từ cửa sổ, nhất là ở dưới chân, mặc dù cửa đóng