Trang Chính
Vật lý quanh ta (nhiều điều thú vị lắm)
1- Tại sao nước làm tắt lửa?
Nước được dùng để dập lửa trong hầu hết các vụ hỏa hoạn.
Vấn đề tuy đơn giản, nhưng không phải ai cũng có đáp án chính xác cho câu hỏi này. Dưới đây là giải thích của nhà vật lý Ia. I. Perenman.
Thứ nhất, hễ nước gặp một vật đang cháy thì nó biến thành hơi và hơi này lấy đi rất nhiều nhiệt của vật đang cháy. Nhiệt cần thiết để biến nước sôi thành hơi nhiều gấp 5 lần nhiệt cần thiết để đun cùng thể tích nước lạnh ấy lên 100 độ.
Thứ hai, hơi nước hình thành lúc ấy chiếm một thể tích lớn gấp mấy trăm lần thể tích của khối nước sinh ra nó. Khối hơi nước này bao vây xung quanh vật đang cháy, không cho nó tiếp xúc với không khí. Thiếu không khí, sự cháy sẽ không thể duy trì được.
Để tăng cường khả năng làm dập lửa của nước, đôi khi người ta còn cho thêm … thuốc súng vào nước. Điều này thoạt nghe thì thấy lạ, nhưng rất có lý: thuốc súng bị đốt hết rất nhanh, đồng thời sinh ra rất nhiều chất khí không cháy. Những chất khí này bao vây lấy vật thể, làm cho sự cháy gặp khó khăn.
2- Băng phẳng và băng mấp mô, thứ nào trơn hơn?
Trên sàn nhà đánh thật bóng dễ trơn trượt hơn trên sàn nhà thường. Có lẽ trên băng cũng giống thế mới phải, nghĩa là băng phẳng phải trơn hơn băng lồi lõm, mấp mô. Nhưng thực tế lại trái với dự đoán đó.
Nếu có dịp kéo một xe trượt băng chở thật nặng qua mặt băng mấp mô, bạn sẽ thấy chiếc xe nhẹ hơn đi trên mặt băng phẳng rất nhiều. Mặt băng mấp mô trơn hơn mặt băng phẳng lỳ! Điều đó được giải thích như sau: Tính trơn của băng không phụ thuộc vào sự bằng phẳng, mà hoàn toàn do một nguyên nhân khác. Đó là điểm nóng chảy của băng giảm đi khi tăng áp suất.
Ta hãy phân tích xem có điều gì xảy ra khi trượt băng trên giày trượt hoặc bằng xe trượt. Đứng trên giày trượt, chúng ta tựa trên một diện tích rất nhỏ, tổng cộng chỉ độ mấy milimét vuông. Trọng lượng toàn thân ta nén cả trên cái diện tích bé nhỏ ấy, tạo ra một lực rất lớn. Dưới áp suất lớn, băng tan ở nhiệt độ thấp. Lúc ấy, giữa đế giày trượt và băng có một lớp nước mỏng. Thế là người trượt băng đi được.
Và khi chân anh ta vừa di chuyển đến nơi khác, thì lập tức ở đó lại xảy ra hiện tượng giống như trên, nghĩa là băng dưới chân anh ta biến thành một lớp nước mỏng. Trong tất cả các vật tồn tại trong thiên nhiên, chỉ một mình băng có tính chất ấy. Một nhà vật lý Xô Viết đã gọi nó là "vật trơn duy nhất trong thiên nhiên". Những vật khác tuy bằng phẳng nhưng không trơn.
Bây giờ, ta trở lại vấn đề băng bằng phẳng và băng mấp mô, thứ nào trơn hơn. Theo lý thuyết, cùng một vật đè nặng lên diện tích càng nhỏ, thì áp suất nó gây ra càng mạnh. Vậy thì, người trượt băng sẽ tác dụng lên trên đế tựa một áp suất lớn hơn khi đứng trên băng phẳng lỳ hay khi đứng trên băng mấp mô? Rõ ràng là khi đứng trên băng mấp mô. Bởi vì ở đây, họ chỉ đè lên một diện tích rất nhỏ chỗ nhô lên hay lồi ra của mặt băng mà thôi. Mà áp suất trên băng càng lớn, thì băng tan càng nhanh, và do đó băng càng trơn (nếu đế giày đủ rộng).
Nếu đế hẹp thì những điều giải thích trên không thích hợp nữa. Vì trong trường hợp đó, đế tựa sẽ khía sâu vào những chỗ băng nhô ra, và lúc này, năng lượng chuyển động đã bị tiêu hao vào việc khía băng.
3- Tại sao mắt mèo một ngày biến đổi 3 lần?
Đồng tử mắt mèo có thể co lại cực nhỏ để thích nghi với ánh sáng mạnh.
Dân gian Trung Quốc có câu vè về sự giãn nở ngày 3 lần của đồng tử mắt mèo như sau: “Dần, mão, thân, dậu như hạt táo; Thìn, tỵ, ngọ, mùi như sợi chỉ; Tý, sửu, tuất, hợi như trăng rằm”. Điều gì khiến cho mắt mèo có năng lực đó?
Thì ra, con ngươi (đồng tử) của mèo rất to, và năng lực co của cơ vòng ở con ngươi rất khỏe. Ở người, nếu nhìn chăm chú vào mặt trời, con ngươi của mắt sẽ thu nhỏ lại. Nhưng chúng ta chỉ nhìn được đến một mức độ nhất định mà thôi, không thể thu nhỏ thêm nữa, vì lâu sẽ cảm thấy nhức mắt. Còn nếu chong mắt lâu lâu một chút vào nơi tối tăm, ta sẽ cảm thấy ng mặt.
Nhưng mèo, dưới sự chiếu rọi của ánh sáng không như nhau, lại có thể thích ứng rất tốt. Dưới ánh sáng rất mạnh vào ban ngày, con ngươi của mèo có thể thu lại cực nhỏ, giống như một sợi chỉ. Đến đêm khuya trời tối đen, con ngươi có thể mở to như trăng rằm. Dưới cường độ chiếu sáng vào lúc sáng sớm hoặc nhá nhem tối, con ngươi sẽ có hình hạt táo.
Như vậy con ngươi của mắt mèo có khả năng co lại rất lớn so với con ngươi trong mắt người, do đó khả năng phản ứng với ánh sáng cũng nhạy hơn chúng ta. Cho nên, dù ánh sáng có quá mạnh hoặc quá yếu, mèo vẫn nhìn rõ ràng các đồ vật như thường.
4- Ai đã nghĩ ra từ gas?
Van Helmont.
Từ gas (tiếng Anh) thuộc về những khái niệm được nghĩ ra cùng lúc với các từ nhiệt kế (thermometer) và khí quyển (atmosphere). Tác giả là nhà khoa học người Hà Lan Jan Baptista van Helmont (1577-1644), sống cùng thời với Galileo. Ông đã dựa vào chữ chaos của tiếng Hy Lạp cổ để đặt ra chữ gas.
Sau khi khám phá ra rằng không khí gồm hai thành phần, trong đó một phần duy trì sự cháy (ôxy) và một thành phần khác không có tính chất như vậy, Helmont viết: "Chất khí duy trì sự cháy đó tôi gọi là gas, vì nó hầu như không khác gì cái chaos của người Hy Lạp cổ (chữ chaos của người Hy Lạp cổ có nghĩa là khoảng không sáng i lọi).
Tuy vậy, sau đó khá lâu, chữ gas vẫn không được sử dụng rộng rãi, và phải mãi đến năm 1789, nó mới được nhà hóa học Pháp nổi tiếng Lavoisier làm sống lại khi tìm ra các loại khí đốt như hydro và methane. Danh từ đó càng được phổ biến rộng rãi hơn khi người ta dùng khí nhẹ vận hành chiếc khinh khí cầu đầu tiên năm 1790.
Ngày nay, chữ gas được dùng khắp thế giới. Nó khá đa nghĩa, vì vừa có nghĩa là khí đốt, vừa có nghĩa là hơi hoặc khí nhẹ nói chung. Trong tiếng Việt, chúng ta thường gọi gas là ga, ví dụ bếp ga, bật lửa ga... (Xin phân biệt chữ ga này với chữ ga trong nhà ga, vì nhà ga được phiên âm từ chữ gare của tiếng Pháp).
5- Tại sao khi có gió lại thấy lạnh hơn?
Chắc hẳn ai cũng biết rằng trời rét mà im gió thì dễ chịu hơn so với lúc có gió. Nhưng, không phải tất cả mọi người đều biết nguyên nhân của hiện tượng ấy. Chỉ các sinh vật mới cảm thấy giá buốt khi có gió, còn các vật vô sinh thì không.
Chẳng hạn, nhiệt kế sẽ không hề tụt xuống khi để nó ra ngoài trời đang có lốc. Trước hết, sở dĩ ta cảm thấy rét buốt trong những ngày đông có gió là vì nhiệt từ mặt ta (và nói chung là từ toàn thân) tỏa ra lúc ấy nhiều hơn hẳn lúc trời im gió. Khi đứng gió, lớp không khí bị thân thể ta làm nóng lên không được thay thế nhanh bởi lớp không khí mới, còn lạnh. Còn khi gió mạnh, thì trong một phút, càng có nhiều không khí đến tiếp xúc với da thịt ta và do đó thân thể ta càng bị lấy đi nhiều nhiệt. Chỉ một điều đó thôi cũng đủ gây ra cảm giác lạnh.
Nhưng, hãy còn một nguyên nhân khác nữa. Da chúng ta luôn luôn bốc hơi ẩm, ngay cả trong không khí lạnh cũng vậy. Để bốc hơi cần phải có nhiệt lượng, nhiệt ấy lấy từ cơ thể chúng ta và từ lớp không khí dính sát vào cơ thể chúng ta. Nếu không khí không lưu thông thì sự bốc hơi tiến hành rất chậm, bởi vì lớp không khí tiếp xúc với da sẽ rất ng no hơi nước (bão hòa). Nhưng nếu không khí lưu thông và lớp khí tiếp xúc với da luôn luôn đổi mới, thì sự bốc hơi lúc nào cũng tiến hành một cách mạnh mẽ, mà như vậy cơ thể sẽ tiêu hao rất nhiều nhiệt.
Vậy tác dụng làm lạnh của gió lớn đến mức nào? Điều này phụ thuộc vào vận tốc của gió và nhiệt độ của không khí. Nói chung, tác dụng ấy vượt xa mức mà mọi người tưởng. Bạn hãy xem một ví dụ sau để có thể hình dung được nó: Giả sử nhiệt độ của không khí là +4 độ C, nhưng không hề có gió. Trong điều kiện ấy, nhiệt độ của da chúng ta là 31 độ C. Nếu bây giờ có một luồng gió nhẹ thổi qua, vừa đủ lay động lá cờ nhưng chưa đủ làm 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!
6- Chúng ta có thể chịu được nóng đến mức nào?
Sa mạc tuy nóng nhưng lại khô, vì thế con người có thể chịu đựng được nhiệt độ rất cao.
Khả năng chịu nóng của con người khá hơn nhiều so với chúng ta tưởng. Tại miền trung Australia, nhiệt độ mùa hè ở chỗ râm thường là 46 độ C, cao điểm tới 56 độ. Còn nếu tăng thật từ từ, cơ thể người thậm chí còn chịu được... nhiệt độ sôi của nước.
Khi tàu bè đi từ Hồng Hải đến vịnh Ba Tư, mặc dù trong các phòng của tàu luôn luôn có quạt thông gió, nhiệt độ ở đây vẫn tới 50 độ C hoặc hơn. Mức nóng nhất quan sát trong giới tự nhiên ở trên mặt đất không quá 57 độ C. Nhiệt độ này được xác định tại “thung lũng chết” thuộc California (Bắc Mỹ).
Tuy nhiên, những nhiệt độ kể trên đều được đo trong bóng râm. Tại sao các nhà khí tượng lại phải chọn vị trí như vậy? Đó là vì, chỉ khi nhiệt kế đặt trong bóng râm mới đo được nhiệt độ của không khí. Nếu để nhiệt kế ngoài nắng, mặt trời sẽ hun nó nhiều hơn hẳn so với không khí xung quanh, thành ra độ chỉ của nó không cho ta biết chút gì về trạng thái nhiệt của môi trường.
Đã có người tiến hành thí nghiệm để xác định nhiệt độ cao nhất mà cơ thể người có thể chịu đựng được. Họ nhận thấy trong không khí khô ráo, nếu tăng nhiệt độ thật từ từ thì cơ thể chúng ta chẳng những có thể chịu đựng được nhiệt độ sôi của nước (100° C), mà đôi khi còn chịu được cao hơn nữa, đến 160° C. Hai nhà vật lý người Anh Blagơden và Tsentơri đã chứng minh điều này bằng cách đứng hàng giờ trong lò nướng bánh mì nóng bỏng.
Tại sao con người có năng lực chịu nóng cao đến vậy? Đó là vì trên thực tế, cơ thể người không tiếp nhận nhiệt lượng đó, mà vẫn giữ thân nhiệt gần với nhiệt độ tiêu chuẩn. Cơ thể chúng ta chống cự bằng cách đổ mồ hôi. Khi mồ hôi bay hơi, nó sẽ hút rất nhiều nhiệt ở lớp không khí dính sát với da, và làm cho nhiệt độ của lớp không khí ấy giảm đi rất nhiều.
Điều kiện cần thiết duy nhất giúp cho cơ thể người chịu đựng được nhiệt độ cao là cơ thể người không tiếp xúc trực tiếp với nguồn nhiệt và không khí phải khô ráo. Ở Trung Á, trời nóng 37 độ mà vẫn tương đối dễ chịu. Nhưng nếu ở Saint Peterburg nóng 24 độ thì chúng ta đã cảm thấy khó chịu. Nguyên nhân là độ ẩm không khí ở Saint Peterburg cao, còn ở Trung Á thì rất ít mưa, khí hậu vô cùng khô ráo
7- Dùng băng lấy lửa như thế nào?
Có thể dùng băng làm thấu kính hội tụ sinh lửa.
Giả sử bạn bị lạc lên một băng đảo và quên mang theo diêm hoặc bật lửa. Xung quanh chỉ có băng tuyết và những cành củi khô. Lúc ấy, có thể bạn sẽ phải dùng băng lấy lửa. Thế nhưng băng là nước hóa đặc ở nhiệt độ rất thấp, làm sao có thể sinh lửa được?
Ở đây bạn phải sử dụng một nguyên lý trong quang học, đó là kính lồi có thể hội tụ ánh sáng. Người ta có thể đắp băng thành những chiếc kính lồi lớn, trong suốt, rồi đặt nghiêng hứng ánh nắng mặt trời. Khi ánh sáng đi qua chiếc "kính băng" này, nó sẽ không hâm nóng băng, mà năng lượng được tụ lại vào một điểm nhỏ.
Nếu chiếc kính băng rộng 1 mét và dày khoảng 30 centimét, thì năng lượng ánh sáng mặt trời mà nó hội tụ có thể đủ lớn để đốt cháy một đám củi khô. Nhà văn viễn tưởng Jules Verne đã dựa trên nguyên lý này để viết ra cuốn truyện phiêu lưu "Cuộc du lịch của viên thuyền trưởng Hatterat" mà trong đó, các nhân vật trong truyện đã dùng thấu kính băng lấy lửa ở nhiệt độ - 48 độ C!
8 - Mặt trời mọc vào lúc nào?
Mặt trời mọc.
Giả sử bạn nhìn thấy mặt trời mọc vào đúng 5 giờ sáng. Ánh sáng đi từ mặt trời đến trái đất mất 8 phút. Vậy, nếu ánh sáng truyền ngay tức khắc thì phải chăng chúng ta sẽ nhìn thấy mặt trời sớm hơn 8 phút, tức là vào lúc 4 giờ 52?
Chắc hẳn nhiều người sẽ ngạc nhiên khi biết rằng câu trả lời ấy hoàn toàn sai. Nguyên do vì khái niệm mặt trời “mọc” thực ra chỉ có nghĩa trái đất của chúng ta quay những điểm mới trên bề mặt của nó tới vùng đã được chiếu sáng sẵn. Cho nên, dù ánh sáng có truyền ngay tức khắc, thì bạn vẫn nhìn thấy mặt trời mọc vào cùng một lúc như trường hợp ánh sáng truyền đi phải mất một số thời gian, tức là vào đúng 5 giờ sáng!
Nhưng nếu bạn quan sát (bằng kính thiên văn) sự xuất hiện của một “tia lửa” ở **a mặt trời thì lại là một chuyện khác. Nếu ánh sáng truyền ngay tức khắc thì bạn sẽ nhìn thấy tia lửa xuất hiện sớm hơn 8 phút.
9- Chúng ta uống như thế nào?
Uống nước không chỉ là dùng miệng.
Liệu vấn đề này có thể làm ta suy nghĩ được chăng? Được lắm chứ. Chúng ta kề cốc hoặc thìa nước vào môi và “húp” chất lỏng chứa trong đó vào miệng. Ấy chính cái hành động “húp” giản dị mà ta quá quen thuộc đó lại cần phải giải thích.
Quả vậy, tại sao chất lỏng lại chảy vào miệng ta? Cái gì lôi kéo nó vậy? Và đây là nguyên nhân: Khi uống, ta làm giãn g ngực ra và nhờ đó làm loãng không khí trong miệng. Dưới tác dụng của áp suất không khí ở bên ngoài, chất lỏng có khuynh hướng chạy vào khoảng không gian có áp suất nhỏ hơn, và thế là chảy vào miệng ta.
Hiện tượng ở đây cũng giống như hiện tượng sẽ xảy ra với chất lỏng trong các bình thông nhau. Nếu như ta làm loãng không khí ở bên trên một bình, dưới tác dụng của áp suất khí quyển, chất lỏng sẽ dâng cao lên trong bình đó. Ngược lại, nếu ngậm chặt môi vào cổ một cái chai thì dù cố gắng thế nào bạn cũng không thể “húp” được nước từ chai vào miệng, vì áp suất không khí trong miệng và trên mặt nước là như nhau.
Vậy, nói chặt chẽ ra thì chúng ta không những uống bằng miệng mà còn bằng cả phổi nữa, vì sự giãn nở của phổi chính là nguyên nhân làm cho chất lỏng chảy vào miệng.
10- Nếu như không có ma sát?
Nhờ có ma sát mà mọi vật ở yên chỗ của nó.
Nhờ có ma sát mà ta có thể ngồi, đi lại và làm việc được dễ dàng; nhờ nó mà sách vở bút mực nằm yên trên mặt bàn, mà cái bàn không bị trượt trên sàn nhà, mặc dù người ta không đặt nó vào sát tường, và quản bút không tuột ra khỏi các ngón tay...
Ma sát là một hiện tượng phổ biến đến nỗi chúng ta ít khi để ý tới tác dụng hữu ích của nó, mà thường cho nó là một hiện tượng tự nhiên phải thế.
Nhờ ma sát mà các vật thêm vững vàng. Người thợ mộc ghép sàn nhà cho phẳng để khi người ta đặt bàn ghế ở đâu là chúng đứng yên ở đấy. Cốc, **a, thìa đặt trên bàn ăn đều được nằm yên mà ta không cần phải quan tâm đặc biệt đến chúng, nếu như không gặp trường hợp có sự chòng chành bất thường như trên tàu thuỷ.
Thử tưởng tượng rằng có thể trừ bỏ được ma sát hoàn toàn thì sẽ không có một vật thể nào, dù là to như một tảng đá hay nhỏ như một hạt cát có thể tựa vững lên nhau được. Tất cả sẽ bị trượt đi và lăn mãi cho đến khi chúng đạt tới một vị trí thật thăng bằng đối với nhau mới thôi. Nếu như không có ma sát thì trái đất của chúng ta sẽ thành một quả cầu nhẵn nhụi giống như một quả cầu bằng nước.
Có thể nói thêm rằng nếu không có ma sát thì các đinh ốc sẽ rơi tuột ra khỏi tường, chẳng đồ vật nào giữ chặt được ở trong tay, chẳng cơn lốc nào dứt nổi, chẳng âm thanh nào tắt mà sẽ vang mãi thành một tiếng vọng bất tận, vì đã phản xạ không chút yếu đi vào các bức tường. Mỗi lần đi trên băng, ta lại có một bài học cụ thể để củng cố lòng tin của mình vào tầm quan trọng đặc biệt của ma sát. Đi trên đường phố có băng phủ hay trên đường đất thịt sau khi trời mưa, ta cảm thấy mình thật bất lực và lúc nào cũng như muốn ngã...
Tuy nhiên, trong kỹ thuật người ta có thể lợi dụng sự ma sát rất bé để phục vụ những việc có ích. Chẳng hạn những chiếc xe trượt trên mặt băng, hay những con đường băng dùng để vận chuyển gỗ từ chỗ khai thác đến chỗ đặt đường sắt, hoặc đến những bến sông để thả bè. Trên những đường “ray” băng trơn nhẵn, hai con ngựa đã kéo nổi 70 tấn gỗ.
1- Tại sao nước làm tắt lửa?
Nước được dùng để dập lửa trong hầu hết các vụ hỏa hoạn.
Vấn đề tuy đơn giản, nhưng không phải ai cũng có đáp án chính xác cho câu hỏi này. Dưới đây là giải thích của nhà vật lý Ia. I. Perenman.
Thứ nhất, hễ nước gặp một vật đang cháy thì nó biến thành hơi và hơi này lấy đi rất nhiều nhiệt của vật đang cháy. Nhiệt cần thiết để biến nước sôi thành hơi nhiều gấp 5 lần nhiệt cần thiết để đun cùng thể tích nước lạnh ấy lên 100 độ.
Thứ hai, hơi nước hình thành lúc ấy chiếm một thể tích lớn gấp mấy trăm lần thể tích của khối nước sinh ra nó. Khối hơi nước này bao vây xung quanh vật đang cháy, không cho nó tiếp xúc với không khí. Thiếu không khí, sự cháy sẽ không thể duy trì được.
Để tăng cường khả năng làm dập lửa của nước, đôi khi người ta còn cho thêm … thuốc súng vào nước. Điều này thoạt nghe thì thấy lạ, nhưng rất có lý: thuốc súng bị đốt hết rất nhanh, đồng thời sinh ra rất nhiều chất khí không cháy. Những chất khí này bao vây lấy vật thể, làm cho sự cháy gặp khó khăn.
2- Băng phẳng và băng mấp mô, thứ nào trơn hơn?
Trên sàn nhà đánh thật bóng dễ trơn trượt hơn trên sàn nhà thường. Có lẽ trên băng cũng giống thế mới phải, nghĩa là băng phẳng phải trơn hơn băng lồi lõm, mấp mô. Nhưng thực tế lại trái với dự đoán đó.
Nếu có dịp kéo một xe trượt băng chở thật nặng qua mặt băng mấp mô, bạn sẽ thấy chiếc xe nhẹ hơn đi trên mặt băng phẳng rất nhiều. Mặt băng mấp mô trơn hơn mặt băng phẳng lỳ! Điều đó được giải thích như sau: Tính trơn của băng không phụ thuộc vào sự bằng phẳng, mà hoàn toàn do một nguyên nhân khác. Đó là điểm nóng chảy của băng giảm đi khi tăng áp suất.
Ta hãy phân tích xem có điều gì xảy ra khi trượt băng trên giày trượt hoặc bằng xe trượt. Đứng trên giày trượt, chúng ta tựa trên một diện tích rất nhỏ, tổng cộng chỉ độ mấy milimét vuông. Trọng lượng toàn thân ta nén cả trên cái diện tích bé nhỏ ấy, tạo ra một lực rất lớn. Dưới áp suất lớn, băng tan ở nhiệt độ thấp. Lúc ấy, giữa đế giày trượt và băng có một lớp nước mỏng. Thế là người trượt băng đi được.
Và khi chân anh ta vừa di chuyển đến nơi khác, thì lập tức ở đó lại xảy ra hiện tượng giống như trên, nghĩa là băng dưới chân anh ta biến thành một lớp nước mỏng. Trong tất cả các vật tồn tại trong thiên nhiên, chỉ một mình băng có tính chất ấy. Một nhà vật lý Xô Viết đã gọi nó là "vật trơn duy nhất trong thiên nhiên". Những vật khác tuy bằng phẳng nhưng không trơn.
Bây giờ, ta trở lại vấn đề băng bằng phẳng và băng mấp mô, thứ nào trơn hơn. Theo lý thuyết, cùng một vật đè nặng lên diện tích càng nhỏ, thì áp suất nó gây ra càng mạnh. Vậy thì, người trượt băng sẽ tác dụng lên trên đế tựa một áp suất lớn hơn khi đứng trên băng phẳng lỳ hay khi đứng trên băng mấp mô? Rõ ràng là khi đứng trên băng mấp mô. Bởi vì ở đây, họ chỉ đè lên một diện tích rất nhỏ chỗ nhô lên hay lồi ra của mặt băng mà thôi. Mà áp suất trên băng càng lớn, thì băng tan càng nhanh, và do đó băng càng trơn (nếu đế giày đủ rộng).
Nếu đế hẹp thì những điều giải thích trên không thích hợp nữa. Vì trong trường hợp đó, đế tựa sẽ khía sâu vào những chỗ băng nhô ra, và lúc này, năng lượng chuyển động đã bị tiêu hao vào việc khía băng.
3- Tại sao mắt mèo một ngày biến đổi 3 lần?
Đồng tử mắt mèo có thể co lại cực nhỏ để thích nghi với ánh sáng mạnh.
Dân gian Trung Quốc có câu vè về sự giãn nở ngày 3 lần của đồng tử mắt mèo như sau: “Dần, mão, thân, dậu như hạt táo; Thìn, tỵ, ngọ, mùi như sợi chỉ; Tý, sửu, tuất, hợi như trăng rằm”. Điều gì khiến cho mắt mèo có năng lực đó?
Thì ra, con ngươi (đồng tử) của mèo rất to, và năng lực co của cơ vòng ở con ngươi rất khỏe. Ở người, nếu nhìn chăm chú vào mặt trời, con ngươi của mắt sẽ thu nhỏ lại. Nhưng chúng ta chỉ nhìn được đến một mức độ nhất định mà thôi, không thể thu nhỏ thêm nữa, vì lâu sẽ cảm thấy nhức mắt. Còn nếu chong mắt lâu lâu một chút vào nơi tối tăm, ta sẽ cảm thấy ng mặt.
Nhưng mèo, dưới sự chiếu rọi của ánh sáng không như nhau, lại có thể thích ứng rất tốt. Dưới ánh sáng rất mạnh vào ban ngày, con ngươi của mèo có thể thu lại cực nhỏ, giống như một sợi chỉ. Đến đêm khuya trời tối đen, con ngươi có thể mở to như trăng rằm. Dưới cường độ chiếu sáng vào lúc sáng sớm hoặc nhá nhem tối, con ngươi sẽ có hình hạt táo.
Như vậy con ngươi của mắt mèo có khả năng co lại rất lớn so với con ngươi trong mắt người, do đó khả năng phản ứng với ánh sáng cũng nhạy hơn chúng ta. Cho nên, dù ánh sáng có quá mạnh hoặc quá yếu, mèo vẫn nhìn rõ ràng các đồ vật như thường.
4- Ai đã nghĩ ra từ gas?
Van Helmont.
Từ gas (tiếng Anh) thuộc về những khái niệm được nghĩ ra cùng lúc với các từ nhiệt kế (thermometer) và khí quyển (atmosphere). Tác giả là nhà khoa học người Hà Lan Jan Baptista van Helmont (1577-1644), sống cùng thời với Galileo. Ông đã dựa vào chữ chaos của tiếng Hy Lạp cổ để đặt ra chữ gas.
Sau khi khám phá ra rằng không khí gồm hai thành phần, trong đó một phần duy trì sự cháy (ôxy) và một thành phần khác không có tính chất như vậy, Helmont viết: "Chất khí duy trì sự cháy đó tôi gọi là gas, vì nó hầu như không khác gì cái chaos của người Hy Lạp cổ (chữ chaos của người Hy Lạp cổ có nghĩa là khoảng không sáng i lọi).
Tuy vậy, sau đó khá lâu, chữ gas vẫn không được sử dụng rộng rãi, và phải mãi đến năm 1789, nó mới được nhà hóa học Pháp nổi tiếng Lavoisier làm sống lại khi tìm ra các loại khí đốt như hydro và methane. Danh từ đó càng được phổ biến rộng rãi hơn khi người ta dùng khí nhẹ vận hành chiếc khinh khí cầu đầu tiên năm 1790.
Ngày nay, chữ gas được dùng khắp thế giới. Nó khá đa nghĩa, vì vừa có nghĩa là khí đốt, vừa có nghĩa là hơi hoặc khí nhẹ nói chung. Trong tiếng Việt, chúng ta thường gọi gas là ga, ví dụ bếp ga, bật lửa ga... (Xin phân biệt chữ ga này với chữ ga trong nhà ga, vì nhà ga được phiên âm từ chữ gare của tiếng Pháp).
5- Tại sao khi có gió lại thấy lạnh hơn?
Chắc hẳn ai cũng biết rằng trời rét mà im gió thì dễ chịu hơn so với lúc có gió. Nhưng, không phải tất cả mọi người đều biết nguyên nhân của hiện tượng ấy. Chỉ các sinh vật mới cảm thấy giá buốt khi có gió, còn các vật vô sinh thì không.
Chẳng hạn, nhiệt kế sẽ không hề tụt xuống khi để nó ra ngoài trời đang có lốc. Trước hết, sở dĩ ta cảm thấy rét buốt trong những ngày đông có gió là vì nhiệt từ mặt ta (và nói chung là từ toàn thân) tỏa ra lúc ấy nhiều hơn hẳn lúc trời im gió. Khi đứng gió, lớp không khí bị thân thể ta làm nóng lên không được thay thế nhanh bởi lớp không khí mới, còn lạnh. Còn khi gió mạnh, thì trong một phút, càng có nhiều không khí đến tiếp xúc với da thịt ta và do đó thân thể ta càng bị lấy đi nhiều nhiệt. Chỉ một điều đó thôi cũng đủ gây ra cảm giác lạnh.
Nhưng, hãy còn một nguyên nhân khác nữa. Da chúng ta luôn luôn bốc hơi ẩm, ngay cả trong không khí lạnh cũng vậy. Để bốc hơi cần phải có nhiệt lượng, nhiệt ấy lấy từ cơ thể chúng ta và từ lớp không khí dính sát vào cơ thể chúng ta. Nếu không khí không lưu thông thì sự bốc hơi tiến hành rất chậm, bởi vì lớp không khí tiếp xúc với da sẽ rất ng no hơi nước (bão hòa). Nhưng nếu không khí lưu thông và lớp khí tiếp xúc với da luôn luôn đổi mới, thì sự bốc hơi lúc nào cũng tiến hành một cách mạnh mẽ, mà như vậy cơ thể sẽ tiêu hao rất nhiều nhiệt.
Vậy tác dụng làm lạnh của gió lớn đến mức nào? Điều này phụ thuộc vào vận tốc của gió và nhiệt độ của không khí. Nói chung, tác dụng ấy vượt xa mức mà mọi người tưởng. Bạn hãy xem một ví dụ sau để có thể hình dung được nó: Giả sử nhiệt độ của không khí là +4 độ C, nhưng không hề có gió. Trong điều kiện ấy, nhiệt độ của da chúng ta là 31 độ C. Nếu bây giờ có một luồng gió nhẹ thổi qua, vừa đủ lay động lá cờ nhưng chưa đủ làm 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!
6- Chúng ta có thể chịu được nóng đến mức nào?
Sa mạc tuy nóng nhưng lại khô, vì thế con người có thể chịu đựng được nhiệt độ rất cao.
Khả năng chịu nóng của con người khá hơn nhiều so với chúng ta tưởng. Tại miền trung Australia, nhiệt độ mùa hè ở chỗ râm thường là 46 độ C, cao điểm tới 56 độ. Còn nếu tăng thật từ từ, cơ thể người thậm chí còn chịu được... nhiệt độ sôi của nước.
Khi tàu bè đi từ Hồng Hải đến vịnh Ba Tư, mặc dù trong các phòng của tàu luôn luôn có quạt thông gió, nhiệt độ ở đây vẫn tới 50 độ C hoặc hơn. Mức nóng nhất quan sát trong giới tự nhiên ở trên mặt đất không quá 57 độ C. Nhiệt độ này được xác định tại “thung lũng chết” thuộc California (Bắc Mỹ).
Tuy nhiên, những nhiệt độ kể trên đều được đo trong bóng râm. Tại sao các nhà khí tượng lại phải chọn vị trí như vậy? Đó là vì, chỉ khi nhiệt kế đặt trong bóng râm mới đo được nhiệt độ của không khí. Nếu để nhiệt kế ngoài nắng, mặt trời sẽ hun nó nhiều hơn hẳn so với không khí xung quanh, thành ra độ chỉ của nó không cho ta biết chút gì về trạng thái nhiệt của môi trường.
Đã có người tiến hành thí nghiệm để xác định nhiệt độ cao nhất mà cơ thể người có thể chịu đựng được. Họ nhận thấy trong không khí khô ráo, nếu tăng nhiệt độ thật từ từ thì cơ thể chúng ta chẳng những có thể chịu đựng được nhiệt độ sôi của nước (100° C), mà đôi khi còn chịu được cao hơn nữa, đến 160° C. Hai nhà vật lý người Anh Blagơden và Tsentơri đã chứng minh điều này bằng cách đứng hàng giờ trong lò nướng bánh mì nóng bỏng.
Tại sao con người có năng lực chịu nóng cao đến vậy? Đó là vì trên thực tế, cơ thể người không tiếp nhận nhiệt lượng đó, mà vẫn giữ thân nhiệt gần với nhiệt độ tiêu chuẩn. Cơ thể chúng ta chống cự bằng cách đổ mồ hôi. Khi mồ hôi bay hơi, nó sẽ hút rất nhiều nhiệt ở lớp không khí dính sát với da, và làm cho nhiệt độ của lớp không khí ấy giảm đi rất nhiều.
Điều kiện cần thiết duy nhất giúp cho cơ thể người chịu đựng được nhiệt độ cao là cơ thể người không tiếp xúc trực tiếp với nguồn nhiệt và không khí phải khô ráo. Ở Trung Á, trời nóng 37 độ mà vẫn tương đối dễ chịu. Nhưng nếu ở Saint Peterburg nóng 24 độ thì chúng ta đã cảm thấy khó chịu. Nguyên nhân là độ ẩm không khí ở Saint Peterburg cao, còn ở Trung Á thì rất ít mưa, khí hậu vô cùng khô ráo
7- Dùng băng lấy lửa như thế nào?
Có thể dùng băng làm thấu kính hội tụ sinh lửa.
Giả sử bạn bị lạc lên một băng đảo và quên mang theo diêm hoặc bật lửa. Xung quanh chỉ có băng tuyết và những cành củi khô. Lúc ấy, có thể bạn sẽ phải dùng băng lấy lửa. Thế nhưng băng là nước hóa đặc ở nhiệt độ rất thấp, làm sao có thể sinh lửa được?
Ở đây bạn phải sử dụng một nguyên lý trong quang học, đó là kính lồi có thể hội tụ ánh sáng. Người ta có thể đắp băng thành những chiếc kính lồi lớn, trong suốt, rồi đặt nghiêng hứng ánh nắng mặt trời. Khi ánh sáng đi qua chiếc "kính băng" này, nó sẽ không hâm nóng băng, mà năng lượng được tụ lại vào một điểm nhỏ.
Nếu chiếc kính băng rộng 1 mét và dày khoảng 30 centimét, thì năng lượng ánh sáng mặt trời mà nó hội tụ có thể đủ lớn để đốt cháy một đám củi khô. Nhà văn viễn tưởng Jules Verne đã dựa trên nguyên lý này để viết ra cuốn truyện phiêu lưu "Cuộc du lịch của viên thuyền trưởng Hatterat" mà trong đó, các nhân vật trong truyện đã dùng thấu kính băng lấy lửa ở nhiệt độ - 48 độ C!
8 - Mặt trời mọc vào lúc nào?
Mặt trời mọc.
Giả sử bạn nhìn thấy mặt trời mọc vào đúng 5 giờ sáng. Ánh sáng đi từ mặt trời đến trái đất mất 8 phút. Vậy, nếu ánh sáng truyền ngay tức khắc thì phải chăng chúng ta sẽ nhìn thấy mặt trời sớm hơn 8 phút, tức là vào lúc 4 giờ 52?
Chắc hẳn nhiều người sẽ ngạc nhiên khi biết rằng câu trả lời ấy hoàn toàn sai. Nguyên do vì khái niệm mặt trời “mọc” thực ra chỉ có nghĩa trái đất của chúng ta quay những điểm mới trên bề mặt của nó tới vùng đã được chiếu sáng sẵn. Cho nên, dù ánh sáng có truyền ngay tức khắc, thì bạn vẫn nhìn thấy mặt trời mọc vào cùng một lúc như trường hợp ánh sáng truyền đi phải mất một số thời gian, tức là vào đúng 5 giờ sáng!
Nhưng nếu bạn quan sát (bằng kính thiên văn) sự xuất hiện của một “tia lửa” ở **a mặt trời thì lại là một chuyện khác. Nếu ánh sáng truyền ngay tức khắc thì bạn sẽ nhìn thấy tia lửa xuất hiện sớm hơn 8 phút.
9- Chúng ta uống như thế nào?
Uống nước không chỉ là dùng miệng.
Liệu vấn đề này có thể làm ta suy nghĩ được chăng? Được lắm chứ. Chúng ta kề cốc hoặc thìa nước vào môi và “húp” chất lỏng chứa trong đó vào miệng. Ấy chính cái hành động “húp” giản dị mà ta quá quen thuộc đó lại cần phải giải thích.
Quả vậy, tại sao chất lỏng lại chảy vào miệng ta? Cái gì lôi kéo nó vậy? Và đây là nguyên nhân: Khi uống, ta làm giãn g ngực ra và nhờ đó làm loãng không khí trong miệng. Dưới tác dụng của áp suất không khí ở bên ngoài, chất lỏng có khuynh hướng chạy vào khoảng không gian có áp suất nhỏ hơn, và thế là chảy vào miệng ta.
Hiện tượng ở đây cũng giống như hiện tượng sẽ xảy ra với chất lỏng trong các bình thông nhau. Nếu như ta làm loãng không khí ở bên trên một bình, dưới tác dụng của áp suất khí quyển, chất lỏng sẽ dâng cao lên trong bình đó. Ngược lại, nếu ngậm chặt môi vào cổ một cái chai thì dù cố gắng thế nào bạn cũng không thể “húp” được nước từ chai vào miệng, vì áp suất không khí trong miệng và trên mặt nước là như nhau.
Vậy, nói chặt chẽ ra thì chúng ta không những uống bằng miệng mà còn bằng cả phổi nữa, vì sự giãn nở của phổi chính là nguyên nhân làm cho chất lỏng chảy vào miệng.
10- Nếu như không có ma sát?
Nhờ có ma sát mà mọi vật ở yên chỗ của nó.
Nhờ có ma sát mà ta có thể ngồi, đi lại và làm việc được dễ dàng; nhờ nó mà sách vở bút mực nằm yên trên mặt bàn, mà cái bàn không bị trượt trên sàn nhà, mặc dù người ta không đặt nó vào sát tường, và quản bút không tuột ra khỏi các ngón tay...
Ma sát là một hiện tượng phổ biến đến nỗi chúng ta ít khi để ý tới tác dụng hữu ích của nó, mà thường cho nó là một hiện tượng tự nhiên phải thế.
Nhờ ma sát mà các vật thêm vững vàng. Người thợ mộc ghép sàn nhà cho phẳng để khi người ta đặt bàn ghế ở đâu là chúng đứng yên ở đấy. Cốc, **a, thìa đặt trên bàn ăn đều được nằm yên mà ta không cần phải quan tâm đặc biệt đến chúng, nếu như không gặp trường hợp có sự chòng chành bất thường như trên tàu thuỷ.
Thử tưởng tượng rằng có thể trừ bỏ được ma sát hoàn toàn thì sẽ không có một vật thể nào, dù là to như một tảng đá hay nhỏ như một hạt cát có thể tựa vững lên nhau được. Tất cả sẽ bị trượt đi và lăn mãi cho đến khi chúng đạt tới một vị trí thật thăng bằng đối với nhau mới thôi. Nếu như không có ma sát thì trái đất của chúng ta sẽ thành một quả cầu nhẵn nhụi giống như một quả cầu bằng nước.
Có thể nói thêm rằng nếu không có ma sát thì các đinh ốc sẽ rơi tuột ra khỏi tường, chẳng đồ vật nào giữ chặt được ở trong tay, chẳng cơn lốc nào dứt nổi, chẳng âm thanh nào tắt mà sẽ vang mãi thành một tiếng vọng bất tận, vì đã phản xạ không chút yếu đi vào các bức tường. Mỗi lần đi trên băng, ta lại có một bài học cụ thể để củng cố lòng tin của mình vào tầm quan trọng đặc biệt của ma sát. Đi trên đường phố có băng phủ hay trên đường đất thịt sau khi trời mưa, ta cảm thấy mình thật bất lực và lúc nào cũng như muốn ngã...
Tuy nhiên, trong kỹ thuật người ta có thể lợi dụng sự ma sát rất bé để phục vụ những việc có ích. Chẳng hạn những chiếc xe trượt trên mặt băng, hay những con đường băng dùng để vận chuyển gỗ từ chỗ khai thác đến chỗ đặt đường sắt, hoặc đến những bến sông để thả bè. Trên những đường “ray” băng trơn nhẵn, hai con ngựa đã kéo nổi 70 tấn gỗ.
