Đã bao giờ bạn thử nghĩ xem tiếng nói của người tí hon và người khổng lồ ai to hơn? Hay rất đơn giản là tại sao con đom đóm lại sáng được? Và tại sao khi quạt lại thấy mát...? Và nhiều điều nữa
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?
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?
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?
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 chaoscủa 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 trongnhà 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.
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.
