1- Băng trên mái
nhà hình thành như thế nào?
|
Góc mặt trời tới nóc nhà
lớn hơn góc tới trên mặt đất,
nên đốt nóng tuyết ở đây, làm
tuyết tan. |
Đã bao giờ bạn tự hỏi,
những cột nước đá buông thõng từ mái
nhà xuống hình thành trong giai đoạn băng tan hay
băng giá. Nếu trong ngày băng tan, thì chẳng
lẽ nước có thể đóng băng ở
nhiệt độ trên số không? Còn nếu trong ngày
băng giá, thì lấy đâu ra nước trên mái nhà?
Vấn đề không đơn giản
như chúng ta tưởng. Muốn hình thành những
cột băng thì trong cùng một lúc phải có hai
nhiệt độ: nhiệt độ để làm
tan băng - trên số không, và nhiệt độ
để làm đóng băng - dưới số không.
Trong thực tế đúng như vậy:
Tuyết trên mái nhà dốc tan ra vì ánh mặt trời
sưởi nóng nó tới nhiệt độ trên
số không, nhưng khi chảy đến rìa mái gianh
thì nó đông lại, vì nhiệt độ ở
đây dưới số không.
Bạn hãy hình dung một cảnh thế
này. Vào một ngày quang mây, trời băng giá vẫn
là 1-2 độ dưới không. Mặt trời
tỏa ánh sáng, song những tia nắng xiên ấy không
sưởi ấm trái đất đủ làm cho
tuyết có thể tan. Nhưng trên mái dốc hướng
về phía mặt trời, tia nắng chiếu
xuống không xiên như trên mặt đất, mà
dựng dứng hơn, nghiêng một góc gần
với góc vuông hơn. Mà ta biết rằng góc
hợp bởi tia sáng và mặt phẳng nó chiếu
tới càng lớn thì tia sáng càng mạnh và sưởi
nóng nhiều hơn (tác dụng của tia sáng tỷ
lệ với sin của góc đó, như trường
hợp hình trên, tuyết trên nóc nhà nhận được
nhiệt nhiều gấp 2,5 lần so với tuyết
trên mặt đất nằm ngang, bởi vì sin 60
độ lớn gấp 2,5 lần sin 20 độ).
Đó là lý do tại sao mặt dốc của nóc nhà
được sưởi nóng mạnh hơn và
tuyết ở trên đó có thể tan ra.
Nước tuyết vừa tan chảy thành
từng giọt, từng giọt xuống rìa mái gianh.
Nhưng ở bên dưới rìa mái gianh, nhiệt
độ thấp hơn số không và giọt nước
(do còn bị bốc hơi nữa) nên đóng băng
lại. Tiếp đó, giọt nước tuyết
thứ hai chảy đến cũng đông lại…
cứ thế tiếp tục mãi, dần dần hình thành
một mỏm băng nho nhỏ. Rồi một lần
khác, thời tiết cũng tương tự như
thế, và những mỏm băng này được dài
thêm ra, cuối cùng trở thành những cột băng
giống như những thạch nhũ đá vôi trong
các hang động vậy. Nói chung trên các căn nhà
không được sưởi ấm, các cột băng
cũng hình thành tương tự như trên.
2- Tiếng nói
của người tí hon và khổng lồ trong
"Guylive"
Trong bộ phim "Guylive du ký" của
Liên Xô cũ, những người tí hon nói chuyện
bằng âm điệu cao, bởi chỉ có âm điệu
cao mới thích hợp với cuống họng nhỏ
của họ, còn người khổng lồ Pêchya thì
lại nói bằng giọng thấp. Nhưng khi quay phim
đó thì người lớn lại đóng vai người
tí hon và các em nhỏ đóng vai Pêchya. Vậy làm
thế nào để đổi được
giọng nói trên phim?
Đạo diễn Pơtusơco cho
biết, lúc quay phim các diễn viên vẫn nói
giọng bình thường, còn trong quá trình quay phim, người
ta đã thay đổi tông bằng một phương
pháp độc đáo, căn cứ vào đặc
điểm vật lý của âm.
Muốn làm cho giọng của những người
tí hon cao lên và giọng của Pêchya thấp xuống,
các chuyên gia đã dùng những băng ghi âm chuyển
động chậm để ghi lời nói của các
diễn viên đóng vai người tí hon. Ngược
lại, họ dùng băng ghi âm chuyển động
nhanh để ghi lời nói của Pêchya. Khi chiếu
phim thì cho cuốn phim chạy với vận tốc bình
thường. Kết quả chiếu phim phù hợp
với điều mà đạo diễn mong muốn.
Điều này xảy ra là vì khi
giọng nói của người tí hon truyền đến
tai thính giả, vì số lần dao động đã
nhiều hơn hẳn so với các âm thanh thông thường
nên đương nhiên tông sẽ cao lên. Còn khi
giọng nói của Pêchya truyền đến tai thính
giả, vì số lần dao động đã ít hơn
âm thanh thông thường rất nhiều, nên tông
sẽ thấp xuống. Tóm lại, trong cuốn phim này,
âm điệu của giọng nói của người
tí hon cao hơn người thường một quãng năm,
và giọng nói của Pêchya thấp hơn âm điệu
thông thường một quãng năm.
Với âm thanh, "kính lúp thời
gian" đã được vận dụng một cách
độc đáo như vậy. Hiện tượng này
cũng thường xảy ra khi ta vặn máy hát
với vận tốc lớn hơn hoặc nhỏ hơn
vận tốc thông thường.
3- Ánh sáng đom
đóm có từ đâu?
|
Đom đóm
|
Thử di nát trên đất một con
đom đóm phát sáng, bạn sẽ thấy để
lại trên mặt đất là một vệt dài,
vẫn tiếp tục nhấp nháy, sau đó mới
mờ dần rồi mất hẳn. Như vậy, ánh
sáng do đom đóm phát ra là sản phẩm của
một quá trình hoá học, chứ không phải là quá
trình sinh học.
Bởi vì, sau khi côn trùng đã chết mà
ánh sáng vẫn còn, thì rõ ràng con vật chỉ làm
nhiệm vụ liên tục sinh ra loại chất phát sáng
mà thôi.
Đom đóm có hai nhóm là đom đóm
bay và đom đóm bò dưới đất. Cả
hai nhóm này đều có thể phát ra cùng một
thứ ánh sáng lạnh đặc biệt, không
toả nhiệt như ánh sáng nhân tạo. Đó là vì
trong quá trình phát sáng, hầu như toàn bộ năng
lượng được sinh vật chuyển thành
quang năng, chứ không tiêu hao thành nhiệt như
ở những nguồn sáng nhân tạo khác.
Ánh sáng của đom đóm được
phát ra từ một vài đốt cuối bụng. Ban
ngày, các đốt này chỉ có màu trắng xám,
về đêm mới phát ra ánh sáng huyền ảo qua
lớp da trong suốt. Bên trong lớp da bụng là dãy
các tế bào phát quang, trong cùng là lớp tế bào
phản quang, có chức năng như mặt gương
giúp phản chiếu ánh sáng ra ngoài.
Các tế bào phát quang có chứa hai
loại chất là luciferin và luciferaza. Khi tách rời
nhau, chúng chỉ là những hoá chất bình thường,
không có khả năng phát sáng. Nhưng khi ở
cạnh nhau, men luciferaza sẽ xúc tác, thúc đẩy
quá trình oxy hoá luciferin (quá trình dùng ôxy đốt cháy
luciferin). Quá trình oxy hoá này tạo ra quang năng.
Đom đóm chỉ có thể phát sáng
lập loè mà không liên tục, bởi vì chúng tự
khống chế việc cung cấp ôxy, sao cho phản
ứng phát sáng thực hiện được lâu dài.
4- Người
nhảy dù rơi như thế nào?
Nhiều người thường nghĩ
rằng, khi “rơi như hòn đá” mà không mở
dù, thì người sẽ bay xuống dưới
với vận tốc tăng lên mãi, và thời gian
của cú nhảy đường dài sẽ ngắn hơn
nhiều. Song, thực tế không phải như
vậy.
Sức cản của không khí đã không
cho vận tốc tăng mãi lên. Vận tốc của
người nhảy dù chỉ tăng lên trong vòng 10 giây
đầu tiên, trên quãng đường mấy trăm
mét đầu tiên. Sức cản không khí tăng khi
vận tốc tăng, mà lại tăng nhanh đến
nỗi chẳng mấy chốc vận tốc đã không
thể tăng hơn được nữa. Chuyển
động nhanh dần trở thành chuyển động
đều.
Tính toán cho thấy, sự rơi nhanh
dần của người nhảy dù (khi không mở dù)
chỉ kéo dài trong 12 giây đầu tiên hay ít hơn
một chút, tùy theo trọng lượng của
họ. Trong khoảng 10 giây đó, họ rơi
được chừng 400-500 mét và đạt
được vận tốc khoảng 50 mét/giây. Và
vận tốc này duy trì cho tới khi dù được
mở.
Những giọt nước mưa cũng
rơi tương tự như thế. Chỉ có khác
là, thời kỳ rơi đầu tiên của
giọt nước mưa (tức là thời kỳ
vận tốc còn tăng) kéo dài chừng một phút,
thậm chí ít hơn nữa.
5- Bức tranh
kỳ lạ dưới ánh chớp
Thử hình dung bạn đứng giữa
cơn dông trong một thành phố cổ. Dưới
ánh chớp bạn sẽ thấy một quang cảnh kì
dị. Phố đang nhộn nhịp dường như
hóa đá trong khoảnh khắc: những con ngựa
giữ ở tư thế đang kéo xe, chân giơ lên
trong không khí; các cỗ xe cũng đứng im, trông
thấy rõ từng chiếc nan hoa..
Sở dĩ có sự bất động
biểu kiến đó là vì tia chớp, cũng như
mọi tia lửa điện, tồn tại trong
một khoảng thời gian cực kỳ ngắn
ngủi - ngắn đến nỗi không thể đo
được bằng những phương tiện thông
thường. Nhưng nhờ những phương pháp
gián tiếp, người ta đã biết được
tia chớp tồn tại từ 0,001 đến 0,2 giây
(tia chớp giữa các đám mây thì kéo dài hơn,
tới 1,5 giây).
Trong những khoảng thời gian
ngắn như thế thì chẳng có gì di chuyển
một cách rõ rệt đối với mắt chúng ta
cả. Mỗi nan hoa của bánh xe ở cỗ xe
chạy nhanh chỉ kịp chuyển đi được
một phần rất nhỏ của milimét, và đối
với mắt thì điều đó cũng chẳng khác
gì bất động hoàn toàn. Ấn tượng càng
được tăng cường hơn nữa vì
rằng ảnh được lưu lại trong
mắt còn lâu hơn thời gian tồn tại của
tia chớp.
6- Vò đất sét
làm mát nước như thế nào?
Loại
vò làm bằng đất sét không nung có khả năng
làm cho nước ở bên trong trở nên mát hơn.
Loại vò này rất thông dụng ở các nước
Trung Á và có nhiều tên gọi: ở Tây Ban Nha
gọi là "Alicaratxa", ở Ai Cập gọi là
"Gâula"...
Bí mật về tác dụng làm lạnh
của những vò này rất đơn giản: nước
đựng trong vò thấm qua thành đất sét ra ngoài
và từ từ bốc hơi, khi bốc hơi nó
sẽ lấy một phần nhiệt từ vò và
từ nước đựng trong vò.
Tuy nhiên, tác dụng làm lạnh ở
đây không lớn lắm. Nó phụ thuộc rất
nhiều điều kiện. Không khí càng nóng, nước
thấm ra ngoài bình bốc hơi càng nhanh, càng
nhiều, làm cho nước ở trong vò càng lạnh
đi. Sự lạnh đi còn phụ thuộc vào
độ ẩm của không khí xung quanh: nếu không
khí có nhiều hơi ẩm thì quá trình bốc hơi
xảy ra rất chậm và nước lạnh đi
không nhiều lắm. Ngược lại, trong không khí
khô ráo thì sự bay hơi xảy ra rất nhanh,
khiến cho nước lạnh đi rõ rệt. Gió càng
thổi nhanh, quá trình bay hơi càng mạnh và do đó
tăng cường tác dụng làm lạnh (tác
dụng của gió cũng có thể thấy khi ta
mặc áo ướt trong những ngày nóng bức. Khi
có gió, ta sẽ thấy mát mẻ, dễ chịu).
Sự giảm nhiệt độ trong các
vò ướp mát thường không quá 5 độ C.
Trong những ngày nóng bức ở Trung Á, khi nhiệt
kế chỉ 33 độ C thì nước ở trong vò
thường chỉ 28 độ C. Như vậy, tác
dụng làm lạnh của loại vò này chẳng có
lợi là bao. Nhưng loại vò này giữ nước
lạnh rất tốt và người ta dùng chúng
chủ yếu là nhằm vào mục đích đó.
Chúng ta có thể thử tính xem nước
trong vò "alicaratxa" lạnh đến mức
độ nào. Thí dụ, ta có một vò đựng
được 5 lít nước. Giả sử rằng
nước ở trong vò đã bay hơi mất 1/10 lít.
Trong những ngày nóng 33 độ C, muốn làm bay hơi
1 lít nước (1kg) phải mất chừng 580 calo, nước
ở trong vò đã bay hơi mất 1/10kg thành ra
cần phải có 58 calo. Nếu như toàn bộ 58
calo này là do nước trong vò cung cấp thì nhiệt
độ nước ở trong vò sẽ giảm đi
58/5, tức là xấp xỉ 12 độ. Nhưng đa
số nhiệt cần thiết cho sự bay hơi
lại được lấy từ thành vò; mặt khác,
nước ở trong vò vừa đồng thời
lạnh đi lại vừa bị không khí nóng
tiếp giáp với thành vò làm nóng lên. Do đó, nước
ở trong vò chỉ lạnh đi chừng nửa con
số tìm được ở trên mà thôi.
Khó mà nói được, ở đâu vò
lạnh đi nhiều hơn - để ra ngoài hay
trong bóng mát. Ở ngoài nắng thì nước bay hơi
nhanh hơn, nhưng đồng thời nhiệt đi
vào trong vò cũng nhiều hơn. Nhưng chắc
chắn nhất là để vò ở trong bóng râm, hơi
có gió.
7- Tại sao
khi quạt lại thấy mát?
Khi
phe phẩy quạt, chúng ta đã xua đuổi
lớp không khí nóng ở mặt đi và thay
thế nó bằng lớp không khí lạnh.
Tới lúc lớp khí mới này nóng lên thì nó
lại được thay thế bằng một
lớp không khí chưa nóng khác... Chính vì
thế, ta luôn cảm thấy dễ chịu.
Thực tế, sau khi lớp không khí
trực tiếp dính sát vào mặt ta nóng lên thì
nó trở thành cái chụp không khí vô hình úp vào
mặt chúng ta, "ủ nóng" mặt chúng
ta, nghĩa là làm trì hoãn sự tiếp tục
mất nhiệt ở đó. Nếu lớp không
khí này không lưu động thì nó chỉ
bị không khí lạnh ở xung quanh (và nặng
hơn) đẩy lên trên một cách hết
sức chậm chạp.
Nhưng khi chúng ta lấy quạt
xua "cái chụp" ấy đi thì mặt chúng
ta sẽ luôn tiếp xúc với những lớp
không khí mới chưa nóng lên, và truyền
nhiệt sang các lớp không khí ấy. Từ
đó, thân thể chúng ta lạnh đi và
cảm thấy mát mẻ dễ chịu.
Điều đó cũng có nghĩa
là, trong một căn phòng có đông người,
việc phe phẩy quạt giúp ta cảm thấy
mát mẻ, bằng cách lấy đi không khí
lạnh xung quanh những người khác, và
đẩy không khí nóng về phía họ.
8- Con mực bơi
như thế nào?
|
Con mực. |
Hẳn bạn sẽ vô cùng ngạc nhiên
khi nghe nói: Với nhiều sinh vật thì phương
pháp hoang đường “tự túm tóc để nâng
mình lên trên” lại chính là cách di chuyển thông thường
của chúng ở trong nước. Mực cũng
thế.
Con mực và nói chung đa số các
động vật nhuyễn thể lớp đầu
túc đều di chuyển trong nước theo cách:
lấy nước vào lỗ máng qua khe hở bên và cái
phễu đặc biệt ở đằng trước
thân, sau đó chúng dùng sức tống tia nước
qua cái phễu đó. Như thế, theo định
luật phản tác dụng, chúng nhận được
một sức đẩy ngược lại đủ
để thân chúng bơi khá nhanh về phía trước.
Ngoài ra con mực còn có thể xoay ống phễu
về một bên hoặc về đằng sau và khi ép
mình để đẩy nước ra khỏi
phễu thì nó có thể chuyển động theo
bất kỳ hướng nào cũng được.
Chuyển động của con sứa cũng
tương tự như thế: nó co các cơ lại
để đẩy nước từ dưới cái
thân hình chuông của nó ra và như thế nó bị
đẩy về phía ngược lại. Chuyển
động của bọ nước, của các
ấu trùng chuồn chuồn và nhiều loài động
vật dưới nước khác cũng theo phương
pháp tương tự.
9- Làm thế nào
để bảo vệ mình giữa cơn dông?
Trong cơn dông, đáng sợ nhất không
phải là bầu trời đen kịt, gió rít ào ào,
sấm giật hay màn nước táp xiên vào mặt, mà
là những cú sét chết người đánh
xuống đất. Dưới đây là lời
khuyên của các chuyên gia nếu bạn chỉ có
một mình trong cơn dông.
Trên các cánh đồng
|
Các tình huống dễ bị sét
đánh: cầm dụng cụ bằng sắt trên
tay, đứng gần gốc cây. |
Trước tiên, để không bị
đe dọa bởi nguy cơ cái cây đổ
xuống đúng đầu, bạn hãy tránh xa các
gốc cây, đặc biệt là những cây đứng
riêng lẻ. Thực tế là những ngọn gió
mạnh trong suốt cơn mưa khiến cho khả năng
che mưa của cây không còn, nhất là khi trời mưa
như trút nước. Sau nữa, với độ cao
của nó, cái cây sẽ thu hút sét . Và vì khung xương của
người có điện trở nhỏ hơn
gỗ, nên chúng ta sẽ là một phương
tiện tốt hơn cho sét tiếp đất. Khi
bạn đứng cách xa cây, thậm chí khi đứng
thẳng, cũng giảm nguy cơ thu hút sét hơn 50
lần.
Thế nhưng nguy hiểm vẫn còn. Người
nông dân, với các dụng cụ bằng sắt trên
tay, cũng vô tình biến mình thành mục tiêu của
sét. Vì vậy, cách tốt nhất khi gặp dông
tố ở nơi trống trải như cánh đồng
là quỳ xuống đất. Dù có hơi bẩn, nhưng
bạn ít có nguy cơ chạm trán Thiên Lôi.
Còn nếu đang bơi
Một tình huống nguy hiểm! Sét không
cần đánh trực tiếp lên một người
đang bơi vẫn có thể biến anh ta trở thành
nạn nhân. Vì thực tế dòng điện từ trên
trời không biến mất ngay khi nó đánh xuống
đất, mà chỉ yếu dần trong môi trường
đất. Bởi vì nước là một chất
dẫn điện tốt. Do vậy, khi đánh
xuống nước, hoặc xuống mặt đất
ở gần đó, dòng điện sẽ rất
dễ dàng chạy tới người. Vì vậy, không
nên bơi khi trời nổi dông.
Trong xe hơi
Chiếc xe là một nơi ẩn nấp
an toàn trong cơn dông. Ở đây, nó đóng vai trò
tương tự như một “chiếc lồng
Faraday” (tên của nhà khoa học đầu tiên đã
chứng minh rằng việc ẩn mình phía trong
một cấu trúc bằng kim loại là biện pháp
tốt nhất để tránh sét). Nếu sét đánh
trúng xe thì điện sẽ dẫn truyền trên
vỏ xe mà không xuyên vào phía trong trước khi
tiếp xúc với mặt đất. Do vỏ xe
bằng kim loại dẫn điện tốt hơn
nhiều so với không khí trong xe, nên dòng điện
cực mạnh của sét sẽ được
truyền nhanh chóng xuống mặt đất. Tuy nhiên,
trong tình huống này, những người ngồi
trong xe tuyệt đối không được sờ vào
máy thu thanh hay bất kỳ một bộ phận kim
loại nào khác của xe. Và nhất là không được
bỏ mui.
10- Tại sao ngọn lửa không tự
tắt?
|
Ngọn lửa trong môi trường
hấp dẫn bình thường. |
Lẽ thường, quá trình cháy tạo ra
khí CO2 và hơi nước, đều là những
chất không có khả năng duy trì sự cháy.
Những chất này sẽ bao bọc lấy ngọn
lửa, ngăn không cho nó tiếp xúc với không khí.
Như vậy, ngọn lửa phải tắt ngay
từ lúc nó mới bắt đầu hình thành
chứ?
Nhưng tại sao việc đó lại
không xảy ra? Tại sao khi dự trữ nhiên
liệu chưa cháy hết thì quá trình cháy vẫn kéo
dài không ngừng? Nguyên nhân duy nhất là, chất khí
sau khi nóng lên thì sẽ nở ra và trở nên
nhẹ hơn. Chính vì thế, các sản phẩm nóng
của sự cháy không ở lại nơi chúng
được hình thành (nơi trực tiếp
gần ngọn lửa), mà bị không khí mới
lạnh hơn và nặng hơn, đẩy lên phía trên
một cách nhanh chóng.
Ở đây, nếu như định
luật Acsimet không được áp dụng cho
chất khí (hoặc, nếu như không có trọng
lực), thì bất kỳ ngọn lửa nào cũng
chỉ cháy được trong chốc lát rồi
sẽ tự tắt ngay. Còn trong môi trường
hấp dẫn yếu, ngọn
lửa sẽ có hình thù rất kỳ quặc.
Chúng ta dễ dàng thấy rõ tác dụng
tai hại của những sản phẩm cháy đối
với ngọn lửa. Chính bạn cũng thường
vô tình lợi dụng nó để làm tắt ngọn
lửa trong đèn. Bạn thường thổi
tắt ngọn đèn dầu hỏa như thế nào?
Bạn thổi từ phía trên xuống, tức là
đã dồn xuống dưới, về phía ngọn
lửa, những sản phẩm không cháy được
(do sự cháy sinh ra), và ngọn lửa tắt vì không
có đủ không khí.
11- 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.
12- 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.
13- 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
chóng 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.
14- 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 chói
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).
|
15- Tại sao khi có
gió lại thấy lạnh hơn?
|
Khi có gió, chúng ta mất nhiệt
nhanh và do đó cảm 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 chóng 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
rung chuyển lá cây (khoảng 2m/giây), thì nhiệt
độ da chúng ta giảm đi 7 độ C. Còn khi
gió làm ngọn cờ phấp phới bay (vận
tốc 6m/giây) thì da chúng ta lạnh mất 22 độ
C, nhiệt độ của da chỉ xuống còn 9
độ C!
16- Tại sao con cù
quay không đổ?
|
Rất nhiều khí cụ hồi
chuyển khác nhau được chế tạo
dựa trên tính chất của con cù. |
Trong số hàng nghìn người từng chơi
cù hồi thơ ấu chắc chẳng mấy ai
trả lời được câu hỏi đó. Con cù
dù có quay thẳng đứng hay quay nghiêng cũng
vẫn không đổ như ta tưởng. Lực nào
giữ nó lại trong tình trạng không vững vàng
ấy?
Lý thuyết về con cù khá phức
tạp, và ta sẽ không đi sâu vào vấn đề
ấy. Ở đây ta chỉ nói tới nguyên nhân
chủ yếu khiến cho con cù đang quay không bị
đổ.
Hình trên vẽ một con cù quay
theo chiều mũi tên. Bạn hãy chú ý tới
phần A của mép con cù, và phần B đối
xứng của A. Phần A có xu hướng chuyển
động dời xa bạn, còn phần B thì tiến
lại gần hơn. Bây giờ bạn hãy theo dõi xem
rằng khi nghiêng trục của con cù về phía mình
thì hai phần ấy chuyển động như
thế nào.
Bằng một cái va chạm như
thế bạn đã bắt buộc phần A
chuyển động lên trên, và phần B đi
xuống dưới. Cả hai phần đều
nhận một va chạm hướng vuông góc đối
với chuyển động riêng của chúng. Nhưng
vì lúc con cù quay nhanh, các phần của vành đĩa
có vận tốc quay rất lớn. Do đó, vận
tốc không đáng kể do bạn truyền cho
sẽ hợp với cái vận tốc rất lớn
của một điểm ở vành đĩa, tạo
thành một vận tốc tổng hợp rất
gần bằng vận tốc quay ấy. Vì vậy,
chuyển động của con cù hầu như không
thay đổi. Đó là lý do vì sao mà con cù hình như
lúc nào cũng chống lại khuynh hướng làm cho
nó đổ. Con cù càng nặng và quay càng nhanh thì
khả năng đó càng lớn.
17- Lực hấp
dẫn - dây cáp vô hình siêu khỏe
Bạn hãy thử tưởng tượng,
không biết vì cớ gì lực hút của mặt
trời bỗng nhiên biến mất. Và trái đất,
thay vì quay trên quỹ đạo, lại có nguy cơ
trôi dạt vào vũ trụ mênh mông. Lúc đó, các
kỹ sư quyết định dùng những dây thép
nối mặt trời với hành tinh của chúng ta.
Sản phẩm tạo ra là một rừng cột thép...
Cái gì có thể bền hơn thép -
loại vật liệu có khả năng chịu
được sức căng 1000N/mm2? Vật liệu
tốt nhất để giữ chặt trái đất
chạy xung quanh mặt trời ắt phải là
những dây thép.
Bạn hãy hình dung ra một cột thép
khổng lồ đường kính là 5 mét. Tiết
diện ngang của nó tính tròn là 20 000 000 mm2, do đó
cột này chỉ có thể bị kéo đứt
bởi một vật nặng 20 000 000 000N.
Bạn hãy tưởng tượng thêm
rằng cột thép đó nối liền trái đất
với mặt trời. Bạn có biết là phải dùng
bao nhiêu cột thép rắn chắc như thế
mới giữ cho trái đất chuyển động
theo quỹ đạo của nó không. Phải hàng
triệu triệu cột. Để hình dung được
cụ thể cái “rừng” cột thép căng chi chít
ở các lục địa và đại dương,
xin nói thêm rằng nếu phân bố đều các
cột thép đó trên khoảng một nửa địa
cầu hướng về phía mặt trời, thì
khoảng cách giữa chúng chỉ hơi rộng hơn
đường kính của cột một ít.
Bạn hãy hình dung ra cái lực cần
thiết để làm đứt cả một
“rừng” thép khổng lồ này, và bạn sẽ
quan niệm được sự vĩ đại
của lực hấp dẫn vô hình giữa trái đất
và mặt trời.
Thế mà toàn bộ lực vĩ đại
đó lại chỉ biểu lộ ra ở chỗ, khi
nó làm cong đường đi của trái đất,
thì mỗi giây nó bắt trái đất phải
lệch khỏi tiếp tuyến của mình một
khoảng 3 mm. Nhờ đó mà quỹ đạo
của hành tinh chúng ta trở thành một đường
cong kín, hình bầu dục.
Liệu như thế không lạ hay sao:
muốn cho trái đất mỗi giây lệch đi 3
mm mà phải cần tới một lực khổng
lồ đến thế! Điều đó chỉ
chứng tỏ rằng, khối lượng của
quả địa cầu to lớn đến nhường
nào, vì ngay cả một lực khổng lồ như
vậy mà cũng chỉ làm nó chuyển dời
một khoảng cách nhỏ bé không đáng kể.
18- Tại sao tên
lửa bay được?
|
Tên lửa bị khí đốt đẩy
lên. |
Trong vấn đề này, ngay cả
một số người từng học vật lý cũng
giải thích nhầm lẫn. Họ cho rằng tên
lửa bay được là do nó đẩy vào không
khí cái chất khí mà thuốc nổ tạo ra khi cháy.
Song thực tế, nguyên nhân khiến tên lửa bay lên
lại hoàn toàn khác.
Bởi vì, nếu phóng tên lửa trong
khoảng không gian không có không khí, nó còn bay nhanh hơn
là trong khoảng không có không khí. Như vậy, không
khí không phải là điểm tựa để tên
lửa bay lên.
Nhà cách mạng Kibanchich đã trình bày
nguyên nhân này một cách đơn giản và dễ
hiểu trong bút tích của mình viết trước
khi chết vì chiếc tên lửa quân sự do ông
chế ra như sau:
“Lấy thuốc nổ nén lại
thành một hình trụ, có một cái rãnh rộng
nằm dọc theo trục, rồi đặt cục
thuốc nổ này vào một ống sắt tây (có
một đầu bịt kín và một đầu
để hở). Thuốc nổ bắt đầu cháy
từ bề mặt của rãnh này và dần dần
trong một khoảng thời gian nhất định
lan tới mặt ngoài của thuốc nổ. Các
chất khí tạo ra khi thuốc nổ cháy sẽ gây
nên một sức ép vào mọi phía, nhưng các áp
suất bên của chất khí thì cân bằng nhau, còn
áp suất vào đáy hở của ống sắt tây
thì không bị áp suất ngược lại cân
bằng (bởi vì về phía này các chất khí có
lối thoát ra tự do), cho nên nó đẩy tên
lửa tới trước”.
Ở đây, hiện tượng cũng
xảy ra y như khi bắn súng đại bác. Khi
quả đạn lao về phía trước thì thân
khẩu súng giật lùi về phía sau. Hẳn bạn còn
nhớ “sự giật” của súng trường hay
nói chung của bất kỳ một loại súng nào khác.
Nếu một khẩu đại bác được
treo lơ lửng trong không khí mà không tỳ vào đâu
cả, thì sau khi bắn một phát đạn, nó
sẽ bị đẩy lùi về phía sau với
một vận tốc nào đó. Khẩu súng nặng hơn
viên đạn bao nhiêu lần thì vận tốc
của nó cũng bé hơn vận tốc của đạn
bấy nhiêu lần.
Tên lửa cũng là một loại đại
bác, có điều nó không nhả đạn mà
lại phun ra các chất khí thuốc nổ. Chính
thuốc nổ khi bị đốt cháy đã sinh ra áp
suất, đẩy tên lửa bay ngược chiều
với chiều phụt của khí nén. Ở đây,
chiều ngược này là hướng lên bầu
trời.
19- Tại sao diều bay được lên
cao?
Đã bao giờ bạn tự thử
giải thích tại sao chiếc diều giấy
lại bay vút lên khi ta cầm dây diều kéo chạy
về phía trước? Nếu bạn có thể
trả lời câu hỏi đó, thì bạn cũng
sẽ rõ vì sao mà máy bay hoặc hạt quả phong bay
được, và cũng phần nào hiểu những
chuyển động kỳ dị của chiếc
bumerang.
Tất cả những cái đó đều
là những hiện tượng thuộc cùng một
loại. Chính không khí, một chướng ngại
vật nguy hiểm đối với sự bay của
các viên đạn, đã giúp những hạt quả
phong, cái diều giấy và cả chiếc máy bay
nặng nhiều tấn vi vu trong không trung.
Để giải thích nguyên nhân bay lên
của diều giấy, ta hãy dùng hình vẽ đơn
giản sau. Giả sử đường MN là mặt
cắt ngang chiếc diều. Lúc thả diều, ta kéo
dây thì nó chuyển động nằm nghiêng do sức
nặng của đuôi. Giả sử chiều của
chuyển động ấy là từ phải sang trái.
Gọi góc nghiêng của mặt phẳng diều đối
với đường nằm ngang là alpha. Ta hãy xét
xem có những lực nào tác dụng vào diều.
Không khí dĩ nhiên là ngăn cản
chuyển động, gây ra một sức ép nào đó
vuông góc với mặt phẳng. Trên hình, lực ép
được biểu diễn bằng mũi tên OC, vuông
góc với MN. Có thể phân tích OC thành hai lực theo
quy tắc hình bình hành, ta được lực OD và
OP. Lực OD đẩy chiếc diều về phía sau
và do đó làm giảm vận tốc ban đầu
của nó. Còn lực OP thì kéo diều lên trên. Nó làm
giảm trọng lượng của diều và nếu
đủ lớn thì có thể thắng trọng lượng
này, đưa diều lên cao. Đó chính là lý do
tại sao diều lại bay lên khi ta kéo dây về phía
trước.
Máy bay cũng là một cái diều,
chỉ khác là lực phát động của tay ta
được thay bằng lực phát động
của cánh quạt hoặc của động cơ
phản lực, làm cho máy bay chuyển động
về phía trước, và do đó buộc nó phải
bay giống như chiếc diều giấy.
20 - Khi
gặp sét, nên đứng hay nên ngồi?
|
Sét thường đánh xuống các
thành phố lớn nơi có nhiều hệ
thống điện áp.
|
Nếu gặp mưa hoặc cơn dông
trong khi đang ở giữa một khu vực rộng
và trống trải, tư thế tốt nhất cho
bạn là quỳ xuống, hai đầu gối đặt
sát nhau, đồng thời hai tay đặt lên đầu
gối và người nghiêng về phía trước.
Trong lúc này, nếu khoác thêm một chiếc áo mưa,
bạn đã có "vỏ bọc" tránh thiên lôi
rất hiệu quả...
Nguyên tắc cơ bản để có tư
thế tránh sét tốt nhất là hạ người càng
thấp càng tốt, tránh bị sét đánh trực
tiếp và giảm tối đa diện tích tiếp xúc
giữa cơ thể và mặt đất.
Tuyệt đối tránh chui vào những
hang hốc vì đất là một môi trường
dẫn điện cực tốt. Nếu có điều
kiện, nên dùng vải hoặc quần áo cuộn
chặt lại thành một cuộn có độ dày
khoảng 10 cm rồi quỳ lên đó để cách
ly hoàn toàn sự tiếp xúc của cơ thể
với mặt đất. Nếu bạn đang đi
theo một nhóm thì phải nhanh chóng tách ra, không nên
tập trung cùng một chỗ. Với những người
đang điều khiển ôtô, nếu không tìm
được chỗ trú thực sự an toàn thì nên
ngồi yên trong xe.
Những vị trí sau đây không
được trú nếu muốn tránh sét: cây lớn
đứng một mình giữa một khu vực
trống (đặc biệt những cây cành thấp và
vươn xa thân cây), khu vực gần đường
dây điện, cột ăng ten, đường ray tàu
hỏa, hàng rào sắt, hồ nước, bể bơi,
bãi tắm rộng, ngồi trên xe đạp, đứng
cạnh ôtô hay chui xuống gầm xe.
Trở về bài 21
21- Sét
cũng lựa chọn
"Lưỡi tầm sét
của ông thiên lôi" không bao giờ đánh vào cây
nguyệt quế và rất ít đánh vào các cây
dẻ, phong, trám, bạch dương…, trong khi
lại hay đánh vào cây đa, cây sồi đồ
sộ. Một điều lạ là sét không chỉ
chọn những cây cao mà đánh. Vậy, với
đối tượng nào thì thiên lôi “ngứa
mắt”?
Không chỉ độ cao của cây mà
cả thành phần đất và cơ cấu của
rễ cây cũng ảnh hưởng đến sự
lựa chọn của sét. Trong những loài cây thân
gỗ, sét thường đánh nhiều nhất vào
những cây có nhiều rễ và rễ ăn sâu, nghĩa
là sức cản điện tương đối ít
hơn, ví dụ đa, sồi. Ngoài ra, sét cũng
đánh những cây dẫn điện tốt
nhất, tức là những thực vật chứa
nhiều nước.
Sét không bao giờ đánh theo đường
thẳng. Đường đi của sét cong queo vì nó
phải chọn con đường nào cản điện
ít nhất, nghĩa là đi vào các nơi tập trung
nhiều phần tử dẫn điện nhất.
Sét có thể đánh vào một ống
khói đang hoạt động, mặc dù bên cạnh
đó có một cột thu lôi. Sở dĩ như
vậy vì khói là một chất dẫn điện
tốt. Khói bốc lên cao làm lệch luồng sét
đang hướng về phía cột thu lôi. Không khí
nóng cũng có tác dụng như vậy. Sét có thể
đánh vào máy bay đang bay, nếu máy bay thả khói
gần đám mây tích điện. Đánh vào một
chồng đĩa, sét “kén chọn”, không làm
vỡ tất cả mà chỉ làm vỡ những
chiếc nào ướt nhất.
Thiên lôi cũng hay lựa một số nơi
đặc biệt để tấn công. Điều này
phụ thuộc vào tính dẫn điện của các
lớp đất. Ví dụ, những vùng đất sét
thường dẫn điện nhiều hơn đất
cát, do vậy sét hay đánh xuống đó hơn.
Đất có nhiều mạch nước ngầm và dòng
cát chảy (lưu sa) ở phía dưới cũng là
mồi ngon của sét. Nhiều khi sét đánh vào
những khe núi, vực sâu, vì ở đáy những
khe, vực ấy tập trung nhiều hơi ẩm hay
những nguồn nước.
Khi sét đánh vào người hay súc
vật, hầu hết đều nguy hiểm đến
tính mạng. Nhưng nếu đó không phải là
phần chủ yếu mà chỉ là phần nhánh
của sét thì có thể chỉ bị bỏng chứ
không thiệt mạng.
vnExpress
|