Vật Lư vui

  Câu 22-47   top
 
22- Chúng ta có thể chịu được nóng đến mức nào?
23- Dùng băng lấy lửa như thế nào?
24- Mặt trời mọc vào lúc nào?
25- Chúng ta uống như thế nào?
26- Nếu như không có ma sát?
27- Sản xuất băng khô từ than như thế nào?
28- Nước đá bỏng tay
29- Trái bom dưa hấu
30- Cái nào nặng hơn?
31- Câu đố về hai b́nh cà phê
32- Người ta đào đường ngầm như thế nào?
33- Tại sao thuyền buồm có thể chạy ngược gió?
34- Cuộc sống trong con mắt người cận thị
35- Có dễ dàng bóp vỡ được vỏ trứng không?
36- Cuộc du lịch rẻ tiền nhất!
37- Muốn làm lạnh vật,đặt trên hay dưới nước    đá?
38- Tại sao đóng chặt cửa sổ mà vẫn cảm thấy gió?
39- Dùng lửa để dập lửa như thế nào?
40- Ở đâu các vật nặng hơn?
41- Có thật kiến là những kẻ lao động gương mẫu?
42- Dưới chân chúng ta là mùa ǵ?
43- Làm thế nào phân biệt được trứng chín, trứng sống?
44- Bí ẩn của bánh xe
45- Khi nào chúng ta chuyển động quanh mặt trời nhanh hơn?
46- Dùng tay tóm được viên đạn
47- Liệu Archimède có thể nhấc bổng trái đất?

 

22- Chúng ta có thể chịu được nóng đến mức nào?

Sa mạc tuy nóng nhưng lại khô, v́ 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. C̣n nếu tăng thật từ từ, cơ thể người thậm chí c̣n chịu được... nhiệt độ sôi của nước.

Khi tàu bè đi từ Hồng Hải đến vịnh Ba Tư, mặc dù trong các pḥng 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 v́, 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 ǵ về trạng thái nhiệt của môi trường.             

Đă 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 th́ cơ thể chúng ta chẳng những có thể chịu đựng được nhiệt độ sôi của nước (100° C), mà đôi khi c̣n chịu được cao hơn nữa, đến 160° C. Hai nhà vật lư người Anh Blagơden và Tsentơri đă chứng minh điều này bằng cách đứng hàng giờ trong ḷ nướng bánh ḿ nóng bỏng.         

Tại sao con người có năng lực chịu nóng cao đến vậy? Đó là v́ 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 th́ chúng ta đă cảm thấy khó chịu. Nguyên nhân là độ ẩm không khí ở Saint Peterburg cao, c̣n ở Trung Á th́ rất ít mưa, khí hậu vô cùng khô ráo

 

23- 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 lư 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, th́ 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 đă dựa trên nguyên lư này để viết ra cuốn truyện phiêu lưu "Cuộc du lịch của viên thuyền trưởng Hatterat" mà trong đó, các nhân vật trong truyện đă dùng thấu kính băng lấy lửa ở nhiệt độ - 48 độ C!      

 

 

24- Mặt trời mọc vào lúc nào?

Mặt trời mọc.

Giả sử bạn nh́n 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 th́ phải chăng chúng ta sẽ nh́n 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 v́ 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 đă được chiếu sáng sẵn. Cho nên, dù ánh sáng có truyền ngay tức khắc, th́ bạn vẫn nh́n 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 th́ lại là một chuyện khác. Nếu ánh sáng truyền ngay tức khắc th́ bạn sẽ nh́n thấy tia lửa xuất hiện sớm hơn 8 phút.            

 

25- 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 th́a 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 ǵ lôi kéo nó vậy? Và đây là nguyên nhân: Khi uống, ta làm giăn lồng ngực ra và nhờ đó làm loăng 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 b́nh thông nhau. Nếu như ta làm loăng không khí ở bên trên một b́nh, dưới tác dụng của áp suất khí quyển, chất lỏng sẽ dâng cao lên trong b́nh đó. Ngược lại, nếu ngậm chặt môi vào cổ một cái chai th́ dù cố gắng thế nào bạn cũng không thể “húp” được nước từ chai vào miệng, v́ áp suất không khí trong miệng và trên mặt nước là như nhau.

Vậy, nói chặt chẽ ra th́ chúng ta không những uống bằng miệng mà c̣n bằng cả phổi nữa, v́ sự giăn nở của phổi chính là nguyên nhân làm cho chất lỏng chảy vào miệng.                                                

 

26- 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 ư 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, th́a 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 cḥng chành bất thường như trên tàu thuỷ.

Thử tưởng tượng rằng có thể trừ bỏ được ma sát hoàn toàn th́ 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 măi cho đến khi chúng đạt tới một vị trí thật thăng bằng đối với nhau mới thôi. Nếu như không có ma sát th́ 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 th́ 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 măi thành một tiếng vọng bất tận, v́ đă 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 ḷng tin của ḿnh 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 ḿnh thật bất lực và lúc nào cũng như muốn ngă...

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 đă kéo nổi 70 tấn gỗ.

 

27- Sản xuất băng khô từ than như thế nào?

Băng khô.

Tại các ḷ 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 b́nh dày và được chuyển tới công xưởng sản xuất đồ uống có ga và những công xưởng nào cần dùng tới nó. C̣n băng khô, tức CO2 rắn, nh́n 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, lư do là khi ta tiếp xúc, khí CO2 bay ra ngăn cách tay ta và băng khô. Chỉ khi nắm chặt cục băng khô th́ ta mới bị tê cóng. Danh từ băng khô diễn đạt chủ yếu tính chất vật lư 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 c̣n có tác dụng ức chế khả năng phát triển của vi sinh vật. Cuối cùng, CO2 rắn c̣n là chất cứu hỏa tin cậy. Chỉ cần ném một miếng băng khô vào đám lửa đang cháy là có thể dập tắt nó.

 

28- 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 đă 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 th́ nước đá càng nóng.

Điều đáng nói là nước đá nóng đặc hơn nước đá thường, thậm chí c̣n 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 ch́m chứ không nổi như đá b́nh thường.             

 

29- Trái bom dưa hấu

Trong cuộc đua ô tô chặng Saint Petersburg - Tiphliso năm 1924, nông dân vùng Kavkaz đă 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 ḥm xe, c̣n những quả táo th́ làm các tay đua bị thương nặng.

Nguyên nhân thật dễ hiểu: vận tốc riêng của ô tô đă 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, v́ quả dưa không cứng như viên đạn.

Khi bay nhanh ở những lớp khí quyển cao (tầng b́nh lưu) các máy bay cũng có vận tốc vào khoảng 3.000 km mỗi giờ, nghĩa là bằng vận tốc của viên đạn, th́ 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 th́ sẽ vô hại.                                          

 

30- 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 th́ đáp thùng nước có khúc gỗ nổi lên mặt phải nặng hơn, v́ “ngoài nước ra, trong thùng c̣n cả gỗ”. Kẻ bảo ngược lại, thùng nước kia nặng hơn v́ “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, v́ khúc gỗ nổi có đẩy bớt một ít nước ra ngoài. Nhưng theo định luật về sự nổi th́ với mọi vật nổi, phần ch́m của nó sẽ chiếm chỗ của một phần nước có trọng lượng đúng bằng trọng lượng của vật đó. V́ thế mà cân giữ nguyên thế thăng bằng.

Bây giờ bạn hăy thử giải đáp câu đố khác. Đặt lên đĩa cân một cốc nước và để bên cạnh nó một quả cân. Sau khi đă 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 v́ quả cân khi bỏ vào cốc nước đă chiếm chỗ của một phần nước, làm cho nước dâng cao hơn mực nước kia. V́ 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.                                                         

 

31- Câu đố về hai b́nh cà phê

 

Trước mắt bạn có hai b́nh 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 th́ nhiều người sẽ tưởng rằng cái b́nh cao đựng được nhiều hơn cái b́nh thấp. Song thử đổ nước vào b́nh cao, bạn sẽ chỉ đổ được tới ngang mực miệng ṿi của nó mà thôi, đổ thêm nữa th́ nước sẽ tràn ra ngoài. Và v́ miệng ṿi của cả hai b́nh cà phê đều cao như nhau, nên b́nh thấp cũng đựng được nhiều như chiếc b́nh cao có ṿi ngắn.

Điều đó cũng dễ hiểu: trong b́nh và trong ṿi cũng giống như mọi b́nh thông nhau khác, chất lỏng phải ở cùng một mức, mặc dầu chỗ nước ở trong ṿi nhẹ cân hơn chỗ nước đựng trong b́nh. Cho nên nếu ṿi không đủ cao th́ bạn không thể đổ đầy nước tới nắp b́nh được: nước sẽ trào ra ngoài. Thường thường, người ta làm ṿi ấm có miệng cao hơn miệng b́nh để cho có hơi nghiêng b́nh đi một chút th́ nước đựng bên trong cũng không chảy ra ngoài.   

 

32- Người ta đào đường ngầm như thế nào?

Đào hầm theo h́nh trên cùng là tiện lợi nhất.

Bạn hăy xem h́nh 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 h́nh 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, v́ nước sẽ không ứ lại bên trong mà tự động chạy ra phía miệng.

H́nh ở giữa, đường ngầm nằm ngang, tức là được đào theo một đường cung mà ở bất ḱ 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 v́ tại điểm nào trên đường đó nước đều ở trạng thái cân bằng. Khi con đường loại này kéo dài quá 15 km th́ đứng ở đầu đường này không thể nh́n tới đầu đường kia được: Tầm nh́n của mắt ta đă bị cái trần của đường ngầm che khuất, v́ điểm giữa của con đường cao hơn các điểm ở hai đầu đến 4 mét.

H́nh sau cùng, nếu đào đường ngầm theo đường thẳng th́ hai đầu sẽ cao hơn so với khoảng giữa. Nước không những không thoát ra khỏi đường được, mà trái lại c̣n đọng lại ở giữa là nơi thấp nhất của đường. Song đứng ở đầu này, ta lại có thể nh́n thấy đầu kia.                                 

 

33- Tại sao thuyền buồm có thể chạy ngược gió?

Với người không có kinh nghiệm đi biển hoặc không học vật lư th́ việc thuyền buồn có thể bơi ngược gió thật khó tưởng tượng. Thực ra, thuyền không thể đi ngược hướng gió hoàn toàn, nhưng chệch một góc nhỏ th́ có thể.

Muốn hiểu vấn đề, chúng ta hăy t́m hiểu lực gió tác dụng lên buồm như thế nào. Nhiều người nghĩ rằng, cánh buồm được đẩy theo chiều gió thổi, nhưng thực tế không phải vậy: Dù gió có thổi theo hướng nào th́ nó cũng chỉ đẩy buồm theo phương thẳng góc với mặt phẳng của buồm mà thôi!

H́nh 1.

Trong h́nh 1, đường thẳng AB biểu diễn cánh buồm. R là lực đẩy của gió tác dụng vào cánh buồm. Ta phân tích lực R thành 2 phần, gồm lực Q vuông góc với cánh buồm và lực P hướng dọc theo nó. V́ sự ma sát của gió với cánh buồm là không đáng kể, nên lực P chỉ trượt qua chứ không tác dụng ǵ tới buồm. Chỉ có lực Q đẩy cánh buồm theo hướng vuông góc với mặt buồm.

Nếu hiểu được vấn đề trên, bạn cũng có thể hiểu tại sao thuyền buồm có thể đi ngược một góc nhọn với chiều gió.
H́nh 2.

Giả sử đoạn thẳng KK biểu diễn chiều dài của thuyền. Đường thẳng AB biểu diễn cánh buồm. Người ta hướng cánh buồm sao cho mặt phẳng của nó chia đôi góc giữa phương của ḷng thuyền và phương của gió. Bây giờ, bạn hăy theo dơi biểu đồ phân tích lực ở h́nh 2, trong đó Q là áp lực của gió tác dụng lên cánh buồm.

Như đă phân tích ở h́nh 1, Q phải vuông góc với cánh buồm. Lực Q lại có thể được chia thành lực S dọc theo mũi thuyền và lực R vuông góc với chiều dài thuyền. V́ chuyển động của thuyền theo hướng R bị nước cản lại rất mạnh (thuyền buồm thường có ḷng rất sâu), nên lực R hoàn toàn bị lực cản của nước cân bằng. Do đó, chỉ có S là
H́nh 3.
lực hướng tới phía trước, giúp thuyền chuyển động ngược một góc nhỏ với chiều gió.

Thực tế (h́nh 3), để đưa thuyền từ điểm A đến điểm B, ngược chiều gió, người ta phải hướng thuyền buồm đi theo đường zic zac.

                                                             

 

34- 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, th́ tôi thất vọng biết bao!”, nhà thơ Denvich, bạn của nhà thơ Puskin đă có lần viết như thế. Denvich gặp phải t́nh huống trớ trêu này là do đôi mắt cận đă khiến ông "nh́n gà hóa hóa quốc".

Trước tiên, những người cận thị (dĩ nhiên, chỉ khi không đeo kính) không bao giờ nh́n thấy rơ rệt những vành bao ngoài của đồ vật. Đối với họ, tất cả mọi vật đều có h́nh dáng hết sức lờ mờ. Một người có thị giác b́nh thường khi có thể phân biệt được từng lá, cành cây riêng biệt trên nền trời. C̣n người cận thị th́ chỉ nh́n thấy một khối màu xanh không có h́nh thù rơ rệt, mờ mờ ảo ảo, như một h́nh kỳ lạ vậy.

Những người cận thị thấy bộ mặt người khác như trẻ trung hơn và quyến rũ hơn, đơn giản v́ họ không thể nh́n 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 c̣n thấy anh ta thiếu lịch sự, trố mắt nh́n trừng trừng vào ḿnh. Đó là v́ khi không đeo kính mà nói chuyện, anh ta hoàn toàn không nh́n thấy bạn. Trong mọi trường hợp anh ta đều không nh́n thấy những điều mà bạn cầm chắc là anh ta phải thấy. Bởi v́, trước mắt anh ta là một h́nh ảnh mơ hồ, không có ǵ đặc biệt, do đó cách một giờ sau gặp lại nhau, anh ta đă không nhận ra bạn. Những người cận thị nhận ra người khác phần lớn dựa vào giọng nói chứ không phải căn cứ vào h́nh 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 h́nh dáng. Họ không nhận ra những chiếc ô tô phóng lại gần mà chỉ thấy hai vùng sáng chói ḷa (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 ngh́n ngôi sao th́ họ chỉ thấy được độ mấy trăm. Qua mắt họ, những ngôi sao ấy giống như những quả cầu sáng khổng lồ, c̣n mặt trăng rất to và gần, trăng lưỡi liềm th́ là một h́nh 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 vơng mạc, mà lại hội tụ trước vơng mạc. Do đó, tia sáng khi rọi tới vơng mạc ở đáy mắt th́ đă phân tán mất rồi, nên chỉ tạo thành một ảnh rất lờ mờ trên vơng mạc.

 

35- Có dễ dàng bóp vỡ được vỏ trứng không?

Bạn có thể nghĩ rằng việc ấy quả là tṛ 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 ḷng bàn tay, bạn phải "vận công" tương đối đấy.

Chính h́nh dáng lồi của vỏ trứng đă 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 h́nh ṿm dưới đây:

Click vào ảnh
Click vào h́nh để xem rơ hơn.

Trong h́nh 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 h́nh cái nêm chèn ở giữa ṿm cuốn sẽ đè xuống dưới một lực, biểu diễn bằng mũi tên A trên h́nh vẽ. Nhưng h́nh 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 h́nh b́nh 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. Lư do cũng dễ hiểu: h́nh 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 ṿm cửa nói trên, chỉ có điều nó được cấu tạo bởi một lớp liền nhau. Khi có sức ép từ bên ngoài vào th́ 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 đă 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 gịn - cũng được cắt nghĩa như tính bền vững của vỏ trứng. Sự bền vững của chúng c̣n 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 ǵ 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 c̣n "cao thủ" hơn, nó có thể chịu được một áp suất lớn hơn áp suất trên 2,5 lần.

 

36- 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 kư của những nước trên mặt trăng” (1652), trong đó có mô tả một lần, ông ta làm thí nghiệm vật lư, rồi chẳng biết v́ sao bay bổng lên trời. Sau vài tiếng, hạ xuống đất, ông ngạc nhiên thấy ḿnh đă ở Canada...

Nhà văn Pháp này cho rằng cuộc phi hành ngoài sức tưởng tượng vượt Đại Tây Dương là hoàn toàn tự nhiên. Lư do ông đưa ra là trong khi nhà du hành rời khỏi mặt đất th́ 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 đă 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 th́ 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 ǵ tồn tại trong nó như mây, máy bay, chim chóc và côn trùng… Nếu như không khí không chuyển động cùng với trái đất, th́ đứng trên trái đất chúng ta sẽ luôn luôn thấy có gió to thổi mạnh đến nỗi băo táp so với nó chỉ như một cơn gió thoảng. Bởi v́, các bạn nên chú ư rằng, chúng ta đứng yên để cho không khí đi qua hoặc không khí đứng yên và chúng ta chuyển động trong không khí th́ 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 th́ mặc dù trời yên gió tạnh ta cũng vẫn thấy gió thổi ngược rất mạnh.

Thứ hai là, hăy 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, th́ lúc ấy cái phương pháp du lịch rẻ tiền kia cũng chẳng phải dễ dàng thực hiện được. Bởi v́, 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 đă lại rơi xuống đúng chỗ vậy. Tuy quán tính có làm cho chúng ta chuyển động thẳng (theo tiếp tuyến), c̣n trái đất ở dưới chân chúng ta lại chuyển động theo một đường h́nh cung, nhưng trong khoảng thời gian rất ngắn th́ điều đó không hề ǵ cả.

 

37- 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 th́ 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 v́ không khí được ngọn lửa đun nóng sẽ nhẹ hơn, bốc lên khắp xung quanh ấm. Thành ra, theo cách này chúng ta đă sử dụng nhiệt lượng một cách có lợi nhất.

C̣n khi làm lạnh vật bằng nước đá, do thói quen, nhiều người cứ đặt vật lên trên, chẳng hạn đặt b́nh sữa lên trên nước đá. Làm như thế không hợp cách, bởi v́ không khí ở bên trên nước đá, sau khi lạnh, sẽ ch́m 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 th́ không nên đặt nó ở trên nước đá mà đặt ở dưới nước đá.                                           

V́ nếu đặt nồi nước lên trên, th́ chỉ có lớp nước thấp nhất lạnh đi thôi, c̣n những phần trên vẫn được bao bọc bởi không khí không lạnh. Ngược lại, nếu đặt cục nước đá lên trên vung nồi, th́ nước trong nồi sẽ lạnh đi rất nhanh, bởi v́, lớp nước ở trên bị lạnh, sẽ ch́m 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 b́nh thường. Kiến thức vật lư đơn giản sẽ giúp bạn hiểu điều này.

Không khí trong pḥng hầu như không bao giờ hoàn toàn yên lặng. Trong pḥng thường có những ḍng khí vô h́nh sinh ra do không khí bị nóng lên hay lạnh đi. Khí nóng lên sẽ nở ra và nhẹ đi, c̣n gặp lạnh th́ ngược lại, co cụm và trở nên nặng hơn. Không khí nhẹ, nóng ở gần ḷ sưởi sẽ bị không khí lạnh đẩy lên cao, tới trần nhà, c̣n không khí lạnh tương đối nặng ở gần cửa sổ hay tường lạnh sẽ ch́m xuống gần sàn nhà.

Dùng một quả bong bóng, chúng ta có thể phát hiện dễ dàng những luồng khí này. Chú ư là phải buộc một vật nặng con con vào cái bong bóng ấy để cho nó khỏi bám măi vào trần nhà mà có thể tự do lơ lửng trong không khí. Đưa nó lại gần chiếc ḷ sưởi đang rực lửa rồi thả ra, nó sẽ bị những luồng khí vô h́nh lôi đi "du lịch" ở trong pḥng, từ ḷ lửa lên trần nhà, ra cửa sổ rồi hạ xuống sàn nhà, và trở lại ḷ lửa để tiếp tục cuộc dạo chơi trong pḥng.

Đó là lư do tại sao chúng ta cảm thấy có gió thổi từ cửa sổ, nhất là ở dưới chân, mặc dù cửa đóng kín.                    

 

39- Dùng lửa để dập lửa như thế nào?

 

Có lẽ bạn từng nghe nói, phương pháp tốt nhất, có lẽ là duy nhất, để chống lại trận cháy rừng hoặc cháy đồng cỏ là đốt rừng hoặc đồng cỏ về phía ngược lại. Ngọn lửa mới đi về phía bể lửa đang cuộn dâng, cướp đoạt "thức ăn" của nó. Hai bức tường lửa gặp nhau, lập tức tắt ngay, tựa như nuốt chửng nhau vậy.

Dưới đây là đoạn trích trong cuốn tiểu thuyết “Đồng cỏ” của nhà văn Kupe, mô tả cảnh ông già bẫy muông thú cứu những người khách du lịch đang mắc nghẽn trong đám cháy trên đồng cỏ châu Mỹ:

"Đột nhiên ông già tỏ thái độ cương quyết.

- Đến giờ hành động rồi - Ông nói.

- Ông hành động quá muộn rồi, ông già đáng thương ạ! - Mitliton thốt lên - Lửa chỉ c̣n cách chúng ta một phần tư dặm thôi, và gió đang táp những ngọn lửa đó về phía ta với một vận tốc kinh người.

- À, ra thế! Lửa! Ta không thể sợ lửa. Nào các cháu! Xắn tay áo lên, cắt ngay cái đám cỏ khô này đi, để làm trơ ra một khoảng đất trống.

Trong một khoảng thời gian rất ngắn, họ đă cắt trụi được một khoảng đất đường kính 6 mét. Ông già dẫn các cô gái đến một góc của khoảng đất trống không lớn lắm đó và bảo họ lấy chăn che những quần áo dễ cháy. Sau khi đă pḥng bị xong xuôi rồi, ông chạy đến góc băi trống đối diện, nơi mà ngọn lửa man rợ, cao ngất đang điên cuồng tấn công họ, ông lấy một nắm cỏ khô nhất đặt lên giá súng rồi đốt. Nắm cỏ khô dễ cháy lập tức bùng lên. Ông già ném nắm cỏ này vào trong bụi cây cao, rồi trở về giữa băi trống, kiên tâm chờ đợi kết quả hành động của ḿnh. Ngọn lửa do ông già ném tới đă tham lam ngấu nghiến hết những cây khô, chỉ trong chớp mắt nó đă lan sang đám cỏ…

Lửa cháy càng ngày càng to, bắt đầu lan về ba phía. Nhưng ở phía thứ tư th́ nó bị mảnh đất trống cản lại. Lửa cháy càng dữ, chỗ đất trống xuất hiện ở phía trước cũng càng được mở rộng... Sau mấy phút đồng hồ, ngọn lửa ở tất cả mọi phía đều lùi đi, chỉ c̣n lại những đám khói dày đặc bao vây mọi người, nhưng họ đă thoát khỏi nguy hiểm v́ ngọn lửa đă điên cuồng tiến lên phía trước..."

Tuy nhiên, cái phương pháp dập tắt những đám cháy không đơn giản như lúc thoạt nh́n đâu. Chỉ  những người rất có kinh nghiệm mới có thể dùng phương pháp đốt lửa đón đầu để dập tắt lửa, nếu không càng đem lại những tai họa lớn hơn.

Nếu bạn suy nghĩ câu hỏi dưới đây, tất bạn sẽ thấy rơ v́ sao làm việc đó cần phải có nhiều kinh nghiệm: Tại sao ngọn lửa do ông già đốt lên lại có thể cháy đi đón lửa mà không cháy theo phía ngược lại? Bởi v́ gió từ phía đám cháy thổi tới, và đă đem bể lửa về phía những người lữ khách cơ mà! Nếu thế th́ tưởng chừng như ngọn lửa do ông già đốt lên sẽ không cháy đi đón bể lửa mà sẽ cháy lùi về phía sau theo đồng cỏ. Nếu quả thật thế th́ các hành khách không tài nào tránh khỏi bị thiêu chết.               

Rúc cục, ông già bẫy muông thú có bí quyết ǵ? Bí quyết là ở chỗ hiểu một định luật vật lư đơn giản. Tuy gió từ phía đồng cỏ đang cháy thổi về phía những người lữ khách, nhưng ở phía trước, ngay gần ngọn lửa, phải có một ḍng không khí thổi ngược trở lại.

Thực tế, không khí ở phía trên biển lửa sau khi nóng lên th́ nhẹ đi và bị không khí mới ở tất cả mọi phía (nơi chưa bắt cháy) đẩy lên phía trên. Do đó ta thấy, ở cạnh biên giới của lửa nhất định có ḍng không khí hút về phía ngọn lửa. V́ thế, phải bắt tay đốt lửa để đón lửa, khi đám cháy lan gần đến nỗi đă cảm thấy có ḍng không khí hút đó.

Đây cũng là lư do tại sao ông già bẫy muông thú không vội vàng đốt lửa mà b́nh tĩnh chờ thời cơ thích hợp. Nếu luồng không khí đó chưa xuất hiện mà đă sớm đốt cỏ th́ lửa sẽ cháy lan theo phương ngược lại, khiến mọi người ở vào một t́nh thế vô cùng nguy hiểm. Nhưng cũng không được hành động quá chậm, bởi v́ lửa sẽ xô tới quá gần.

 

 

40- Ở đâu các vật nặng hơn?

Khi đưa vật vào sâu ḷng đất, các lực tác dụng từ nhiều phía, song chỉ c̣n lực hút từ tâm trái đất đặt vào vật là có giá trị.

Càng lên cao, lực trái đất hút các vật càng giảm, v́ thế, chúng càng nhẹ đi. Nếu vượt ra khỏi bầu khí quyển của trái đất, trọng lượng của vật sẽ bằng 0. Suy ngược ra, bạn có thể cho rằng càng vào sâu trong ḷng đất, vật càng nặng hơn. Chú ư nhé, điều này hoàn toàn là ngộ nhận!

Trái đất hút những vật thể bên ngoài y như toàn bộ khối lượng của nó tập trung ở tâm. Theo định luật hấp dẫn, lực hút giảm tỷ lệ nghịch với b́nh phương khoảng cách, càng lên cao, lực hút của trái đất lên các vật càng yếu đi.

Nếu đưa quả cân 1 kg lên độ cao 6.400 km, tức là dời nó ra xa tâm trái đất gấp hai lần bán kính trái đất, th́ lực hút sẽ giảm đi 2 mũ 2 lần, tức là 4 lần, và quả cân treo vào cân ḷ xo sẽ chỉ nặng cả thảy 250 gram, chứ không phải 1 kg. Nếu đem quả cân đi xa mặt đất 12.800 km, tức là xa tâm trái đất gấp ba lần, th́ lực hút giảm đi 9 lần, quả cân 1 kg chỉ c̣n nặng 111 g….

Từ tính toán trên, tất bạn sẽ nảy ra ư kiến cho rằng khi đưa quả cân vào sâu trong ḷng trái đất, tức là khi đưa vật tiến về tâm, th́ ta phải thấy sức hút tăng hơn, hay quả cân nặng hơn. Song, thực tế, vật thể không tăng trọng lượng khi đưa vào sâu trong ḷng trái đất, mà ngược lại, nhẹ đi.     

Sở dĩ như thế là v́ bây giờ vật thể không c̣n chịu sức hút từ một phía nữa, mà là từ nhiều phía trong ḷng đất (dưới, trái, phải...). Rút cục, các lực từ mặt bên, từ bên trên... triệt tiêu lẫn nhau, chỉ c̣n lại lực hút của quả cầu có bán kính bằng khoảng cách từ tâm trái đất đến chỗ đặt vật là có giá trị. V́ vậy, càng đi sâu vào ḷng trái đất th́ trọng lượng của vật càng giảm nhanh. Khi tới tâm trái đất, vật trở thành không trọng lượng.

Như thế, ở trên mặt đất, vật sẽ nặng hơn cả (*).

* T́nh h́nh xảy ra đúng như thế nếu trái đất hoàn toàn đồng nhất về khối lượng riêng. Nhưng thực tế, khối lượng riêng của trái đất tăng lên khi vào gần tâm: V́ vậy, khi vào sâu trong ḷng trái đất th́ thoạt đầu trọng lực tăng lên một khoảng nào đó, rồi sau mới bắt đầu giảm.

 

41- Có thật kiến là những kẻ lao động gương mẫu?

 

Nhiều người từng ca ngợi kiến chăm chỉ, có tinh thần tập thể cao, là tấm gương sáng mà con người cần học tập! Sai. Thực tế, kiến không hề biết có bạn bè, mà con nào con nấy chỉ biết chăm chăm vào việc của ḿnh, cản trở lẫn nhau. May thay, định luật tổng hợp lực đă giúp những hành động hỗn loạn của chúng thành ra có vẻ hợp lư.

Trong cuốn "Bản năng", nhà động vật học Elaxit viết: "Nếu có hàng chục con kiến tha miếng mồi trên mặt đất phẳng lỳ, th́ hết thảy bọn chúng đều cố gắng như nhau, và nh́n bề ngoài, ta tưởng rằng chúng đồng tâm hiệp lực lắm. Nhưng khi miếng mồi ấy, con sâu chẳng hạn, vướng phải một cọng cỏ hoặc một ḥn đá nhỏ, không thể kéo thẳng đi được, mà phải kéo ṿng quanh, th́ bạn sẽ thấy ngay rằng con nào con nấy chỉ biết việc của ḿnh, không biết phối hợp với nhau để vượt chướng ngại vật. Con kéo về bên phải, con kéo về bên trái, con về đằng trước, con kéo giật lùi. Chúng chạy lăng xăng từ chỗ này qua chỗ khác, cắn vào ḿnh sâu, chú nào chú nấy cứ thế đẩy và kéo theo ư riêng. Đến khi t́nh cờ chúng t́m ra một hợp lực v́ 6 con đẩy về một phía, c̣n 4 con kéo về một phía khác, th́ rốt cục mồi di chuyển về phía đẩy của 6 con kiến kia. Thế là chúng t́m được lối thoát, dù 6 con cứ việc đẩy c̣n 4 con kia cứ việc cản".         

Bây giờ chúng ta có một miếng phó mát (h́nh bên) và 40 con kiến tha miếng phó mát ấy. 20 con ở đầu A, 10 con ở đầu B, và mỗi bên có 5 con. Người ta có thể tưởng tượng ra một kiểu cộng tác lư tưởng là 20 con ở đầu A kéo, 10 con ở đầu B đẩy, c̣n 10 con ở hai bên th́ huưch vai, cùng đưa miếng phó mát về phía trước. Tuy nhiên, khi dùng con dao gạt hết 10 con kiến ở phía sau đi th́ miếng phó mát lại chuyển động nhanh hơn! Th́ ra 10 con ở phía sau không đẩy mà cứ kéo miếng phó mát về phía ḿnh. Kiến chẳng hợp tác ǵ cả, mà con nào cũng ra sức kéo miếng mồi về phía nó theo bản năng chiếm hữu. Thực tế, để tha miếng phó mát chỉ cần 10 chú kiến biết hợp sức kéo về một phía là đủ, 40 con kiến chỉ cản trở nhau thêm.

Trong một truyện ngụ ngôn, Mark Twain đă kể về cuộc gặp gỡ giữa hai con kiến và một cái càng châu chấu như sau: "Mỗi con cắn một đầu và ra sức kéo về hai phía ngược nhau. Cả hai đều nhận thấy tựa hồ có ǵ không ăn khớp, nhưng rút cục chúng chẳng hiểu tại sao. Thế rồi chúng căi nhau và đánh nhau... Về sau, chúng làm lành với nhau và lại bắt đầu cái công việc cộng tác vô nghĩa này.

Nhưng bây giờ người bạn bị thương trong cuộc đánh lộn lại trở thành một chướng ngại vật: Nó không chịu bỏ mà cứ bám chặt lấy miếng mồi. Con kiến khoẻ mạnh kia phải gắng hết sức mới tha được cả miếng mồi lẫn người bạn bị thương về tổ".

Kết thúc câu chuyện, Mark Twain châm biếm: "Chỉ qua con mắt của những nhà vạn vật học thiếu kinh nghiệm, toàn đưa ra những kết luận mơ hồ, th́ kiến mới là kẻ lao động gương mẫu".

 

42- Dưới chân chúng ta là mùa ǵ? 

 

Khi trên mặt đất là mùa hạ th́ dưới sâu, chẳng hạn cách mặt đất 3 mét, là mùa ǵ? Bạn tưởng rằng đó cũng là mùa hạ sao? Nhầm rồi! Mùa trên mặt đất và dưới đất không hề giống nhau như nhiều người vẫn tưởng.

Đất dẫn nhiệt rất kém. Ở St. Petersburg, những ống dẫn nước ở dưới sâu 2 mét vẫn không bị đóng băng trong những ngày giá lạnh nhất. Sự thay đổi nhiệt độ trên mặt đất truyền rất chậm tới các lớp dưới sâu, và từ lớp này qua lớp khác cũng vậy. Các đo đạc ở Petersburg cho thấy, dưới sâu 3 mét, lúc nóng nhất trong năm đến chậm 76 ngày so với trên mặt đất, và lúc lạnh nhất đến chậm 108 ngày. Như thế có nghĩa là nếu ngày nóng nhất trên mặt đất là 15/7 th́ dưới sâu 3 mét, măi tới ngày 9/10 mới là nóng nhất. Nếu ngày lạnh nhất là 15/1 th́ ở dưới sâu 3 mét, măi tới tháng 5 (tức là đầu mùa hè) mới là lạnh nhất! Càng xuống các lớp đất sâu hơn, sự chậm trễ càng nhiều.          

Xuống sâu ḷng đất, sự thay đổi nhiệt độ chẳng những diễn ra chậm, mà c̣n bị yếu đi, và tới một độ sâu nào đó th́ mất hẳn. Trong hầm của đài thiên văn Paris, ở độ sâu 28 mét, có một nhiệt kế đặt từ giữa thế kỷ 19, mà măi tới ngày nay, qua 150 năm, nó vẫn không hề nhúc nhích, trước sau vẫn chỉ +11,7 độ C. Cho nên, ở dưới sâu ḷng đất, không có mùa nào cả. Bao giờ cũng vẫn là một mùa.

Việc nghiên cứu sự thay đổi thời tiết của các lớp đất thực sự rất quan trọng. Nó cho chúng ta hiểu về môi trường sinh thái của ấu trùng và các động vật khác, về sự sinh trưởng của thực vật... Nhờ đó, chúng ta có thể hiểu rằng, khác với các tế bào lá và thân sinh sản vào nửa năm nóng, các tế bào rễ lại sinh sản vào nửa năm lạnh, và các tổ chức mới sinh của rễ hầu như ngừng hoạt động vào mùa nóng

43- Làm thế nào phân biệt được trứng chín, trứng sống?

Muốn giải đố mà không phải đập trứng ra, bạn hăy dùng kiến thức cơ học để vượt qua khó khăn nho nhỏ này. Đặt quả trứng định thử lên một cái đĩa và dùng hai ngón tay quay nó một cái. Trứng sống th́ ngay bắt nó quay cũng khó. Nhưng trứng chín (nhất là chín kỹ) th́ quay nhanh và lâu hơn hẳn.

Nó quay nhanh đến mức không thể thấy rơ h́nh dạng, mà chỉ thấy là một khối cầu dẹp màu trắng, và nó thể quay trên đầu nhọn được.

Sở dĩ như thế là v́ quả trứng chín kỹ quay như toàn thể một vật đặc; c̣n quả trứng sống th́ ḷng trứng lỏng ở bên trong không thể ngay tức khắc nhận được chuyển động quay, nên do quán tính của ḿnh, nó ḱm hăm chuyển động của vỏ cứng. Ḷng trứng lúc này đóng vai tṛ vật hăm chuyển động.

Quả trứng chín và sống c̣n phản ứng khác nhau khi đang quay bị dừng lại. Nếu chạm ngón tay vào quả trứng chín đang quay th́ nó dừng lại ngay tức khắc. C̣n quả trứng sống, th́ vẫn quay thêm chút nữa. Đó cũng là v́ quán tính: Khối chất lỏng trong ḷng quả trứng sống tiếp tục chuyển động sau khi vỏ cứng đă bị hăm lại. C̣n ḷng trứng chín th́ dừng lại cùng lúc với vỏ ngoài khi bị hăm.

                                                                              

44- Bí ẩn của bánh xe

Click vào ảnh
Click vào h́nh để xem rơ hơn.

Dán vào vành bánh xe ḅ một mẩu giấy màu rồi quan sát nó chuyển động, bạn sẽ thấy một hiện tượng kỳ dị: Khi mẩu giấy chạy xuống phần dưới của bánh xe th́ ta trông thấy nó khá rơ rệt, c̣n khi ở phần trên th́ nó quay nhanh đến nỗi ta không thể nhận ra nó nữa.

Thành thử, dường như phần trên của bánh xe chuyển động nhanh hơn phần dưới. Tương tự, quan sát một bánh xe đạp đang chạy, ta cũng thấy những nan hoa ở phía trên ḥa lẫn vào với nhau thành một dải liền, c̣n những nan hoa ở phía dưới th́ tách riêng biệt từng cái.

Vậy bí ẩn của hiện tượng này là thế nào? Câu trả lời là, phần trên của bánh xe đang lăn quả thật chuyển động nhanh hơn phần dưới. Tại sao? Mỗi điểm của bánh xe đang lăn đều thực hiện cùng một lúc hai chuyển động: quay quanh trục và tịnh tiến về phía trước. V́ thế, ở đây có sự tổng hợp chuyển động. Kết quả tổng hợp này đối với phần trên và phần dưới của bánh xe không giống nhau. Ở trên th́ chuyển động quay thêm vào chuyển động tịnh tiến, trong khi ở dưới th́ ngược lại. Chính v́ thế, đối với người quan sát th́ phần trên của bánh xe chuyển động nhanh hơn phần dưới.            

Để chứng minh điều đó, ta có thể làm một thí nghiệm đơn giản như sau: Cắm một cái gậy xuống đất ngang hàng với trục của một bánh xe đứng yên. Dùng phấn đánh dấu vào mép cao nhất (A) và thấp nhất (B) của bánh xe. Bây giờ, đẩy bánh xe về phía phải một chút để cho trục xe cách cái gậy chừng 20-30 cm và chú ư xem các vết đánh dấu đă di chuyển thế nào. Bạn sẽ thấy dấu A ở trên di chuyển nhiều hơn hẳn dấu B ở dưới (xem h́nh trên: đoạn AA' > đoạn BB').

 

 

45- Khi nào chúng ta chuyển động quanh mặt trời nhanh hơn?

Lúc nửa đêm, vận tốc tự quay cộng vận tốc tịnh tiến, nên chúng ta "đi" nhanh hơn.

Để ư nhé, người ta không hỏi khi nào trái đất di chuyển nhanh hơn, mà phải hỏi khi nào th́ chúng ta, những cư dân trên trái đất, chuyển động nhanh hơn ở giữa đám các ngôi sao. Hăy xem h́nh và bạn sẽ thấy.

Trong hệ mặt trời, trái đất chúng ta thực hiện hai chuyển động quay (tự quay tṛn và chuyển động tịnh tiến quanh mặt trời). Vào lúc nửa đêm, vận tốc tự quay cộng thêm vào vận tốc tịnh tiến của trái đất, c̣n vào giữa trưa th́ ngược lại, hai vận tốc đó trừ lẫn nhau. Vậy vào lúc nửa đêm chúng ta chuyển động trong hệ mặt trời nhanh hơn vào lúc giữa trưa.

V́ các điểm của xích đạo mỗi giây đi được chừng nửa cây số, nên đối với xích đạo th́ sự khác nhau giữa vận tốc ban đêm và vận tốc ban ngày vị chi là một cây số trong một giây. Những người biết h́nh học có thể tính ngay được là, đối với St Peterburg (ở vĩ tuyến 60), th́ sự khác nhau đó giảm đi một nửa: Lúc nửa đêm, người ở St Peterburg mỗi giây đi trong hệ mặt trời nhanh hơn lúc giữa trưa được nửa km.

                                                            

46- Dùng tay tóm được viên đạn

Viên đạn giảm dần vận tốc, v́ thế, ở cuối đường bay, tốc độ của nó chỉ c̣n khoảng 40m/s.

Trong thời kỳ chiến tranh đế quốc, một phi công người Pháp gặp phải một trường hợp kỳ lạ. Khi đang bay ở độ cao 2 km, anh nhận thấy ở gần ngay trước mặt có một vật nhỏ đang chuyển động. Ngỡ là con côn trùng nào đó, anh đưa tay tóm lấy, và xiết bao kinh ngạc khi thấy trong tay là... một viên đạn của quân Đức!

Mới nghe, bạn có thể cho đó là hoang đường và khó tin lắm, vậy mà điều đó lại hoàn toàn có thể xảy ra. 

Nguyên là v́ một viên đạn không phải bao giờ cũng chuyển động với vận tốc ban đầu của nó là từ 800-900m/giây. Sức cản không khí làm nó bay chậm dần và đến khi hết khả năng hoạt động (tức là ở cuối đường đi) th́ chỉ bay được 40 m/giây. Mà máy bay cũng bay với vận tốc ấy.

Vậy có thể xảy ra trường hợp, viên đạn và máy bay chuyển động cùng chiều và có vận tốc như nhau. Bấy giờ đối với anh phi công th́ viên đạn chỉ là đứng yên hoặc chuyển động chút ít. Lúc ấy phỏng có khó ǵ mà không tóm được viên đạn bằng tay, nhất là tay lại đeo găng (v́ viên đạn chuyển động trong không khí đă bị nóng lên nhiều).  

                                                                   

47- Liệu Archimède có thể nhấc bổng trái đất?

Archimède.

“Hăy cho tôi một điểm tựa, tôi sẽ nhấc bổng trái đất lên!” -tục truyền đó là lời của Archimède, một nhà cơ học thiên tài thời cổ, người đă khám phá ra các định luật về đ̣n bẩy. Nhưng bạn có biết muốn nâng một vật nặng bằng trái đất lên cao dù chỉ 1 cm thôi, Acsimet sẽ mất bao nhiêu thời gian không? Không dưới ba mươi ngh́n tỷ năm!   

Có lần Archimède viết thư cho vua Hieron ở thành phố Cyracuse, là người đồng hương và cũng là bạn thân của ông rằng, nếu dùng đ̣n bẩy, th́ với một lực dù nhỏ bé đi nữa, cũng có thể nâng được một vật nặng bất kỳ nào: chỉ cần đặt vào lực đó một cánh tay đ̣n rất dài của đ̣n bẩy, c̣n vật nặng th́ cho tác dụng vào tay đ̣n ngắn. Và để nhấn mạnh thêm điều đó, ông viết thêm rằng nếu có một trái đất thứ hai, th́ bước sang đấy ông sẽ có thể nhấc bổng trái đất của chúng ta lên.

Nhưng, giá như nhà cơ học thiên tài thời cổ biết được khối lượng của trái đất lớn như thế nào th́ hẳn ông đă không “hiên ngang” thốt lên như thế nữa. Ta hăy thử tưởng tượng trong một lát rằng Archimède có một trái đất thứ hai, và có một điểm tựa như ông đă muốn; rồi lại tưởng tượng thêm rằng ông đă làm được một đ̣n bẩy dài đến mức cần thiết. Nhưng kể cả khi đă có mọi thứ, muốn nâng trái đất lên cao dù chỉ 1 cm thôi, Archimède sẽ phải bỏ ra không dưới ba vạn tỷ năm! Sự thật là như thế đấy. Khối lượng của trái đất, các nhà thiên văn đă biết, tính tṛn là:             

60 000 000 000 000 000 000 000 000 N

Nếu một người chỉ có thể trực tiếp nâng bổng được một vật 600 N, th́ muốn “nâng trái đất” lên, anh ta cần đặt tay của ḿnh lên tay đ̣n dài của đ̣n bẩy, mà tay đ̣n này phải dài hơn tay đ̣n ngắn gấp:

100 000 000 000 000 000 000 000 lần!

Làm một phép tính đơn giản bạn sẽ thấy rằng khi đầu mút của cánh tay đ̣n ngắn được nâng lên 1cm th́ đầu mút kia sẽ vạch trong không gian một cung “vĩ đại”, dài: 1 000 000 000 000 000 000 km. Cánh tay Archimède tỳ lên đ̣n bẩy phải đi qua một đoạn đường dài vô tận như thế chỉ để nâng trái đất lên 1 cm ! Thế th́ ông sẽ cần bao nhiêu thời gian để làm công việc này? Cho rằng Archimède có đủ sức nâng một vật nặng 600 N lên cao một mét trong một giây (khả năng thực hiện công gần bằng 1 mă lực!) th́ muốn đưa trái đất lên 1 cm, ông ta phải mất một thời gian là:

1 000 000 000 000 000 000 000 giây, hoặc ba vạn tỷ năm!

Archimède dành suốt cả cuộc đời dài đằng đẵng của ḿnh cũng chưa nâng được trái đất lên một khoảng bằng bề dày của một sợi tóc mảnh….

Không có một thứ mưu mẹo nào của nhà phát minh thiên tài lại có thể nghĩ ra cách rút ngắn khoảng thời gian ấy được. “Luật vàng của cơ học" đă nói rằng bất kỳ một cái máy nào, hễ làm lợi về lực th́ tất phải thiệt về đường đi. V́ thế, ngay như Archimède có cách để làm cho cánh tay ḿnh có được vận tốc lớn nhất có thể trong tự nhiên là 300.000 km/s (vận tốc ánh sáng) th́ với cách giả sử quăng đường này, ông cũng phải mất 10 vạn năm mới nâng được trái đất lên cao 1 cm!