STEM: NHỮNG KIẾN THỨC VẬT LÝ THÚ VỊ QUANH TA – Trường THCS Đào Duy Từ Hà Nội

Không biết tự bao giờ, hầu hết học sinh chúng ta đều cho rằng các môn tự nhiên như Toán, Lý, Hóa thật là khô khan. Nếu bạn nào không thi đại học thì chắc không để ý đến các môn này ngoài việc học chỉ để hoàn thành môn học phổ thông.

Quan điểm đó hoàn toàn là sai lầm!

Thật vậy, nếu ta học là để phục vụ cho cuộc sống của chính chúng ta thì Toán học, Vật lý hay Hóa học đều thật là tuyệt vời.

Dưới góc nhìn Vật lý thì chúng ta có thể thấy rằng rất nhiều các sự vật, hiện tượng xảy ra trong tự nhiên đều liên quan đến Vật lý. Học để có cơ sở giải thích và hiểu rõ bản chất các hiện tượng trong tự nhiên, cuộc sống thì ta sẽ thấy yêu thích môn học hơn và tiếp thu môn học dễ dàng hơn.

Dưới đây là một số hiện tượng mà ta có thể dễ dàng hiểu nó bằng những kiến thức Vật lý sơ đẳng được các thầy cô dạy trên lớp.

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 nóng 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 chói lọi).

Tuy vậy, sau đó khá lâu, chữ gas vẫn không được sử dụng rộng rãi, và phải mãi đến năm 1789, nó mới được nhà hóa học Pháp nổi tiếng Lavoisier làm sống lại khi tìm ra các loại khí đốt như hydro và methane. Danh từ đó càng được phổ biến rộng rãi hơn khi người ta dùng khí nhẹ vận hành chiếc khinh khí cầu đầu tiên năm 1790.

Ngày nay, chữ gas được dùng khắp thế giới. Nó khá đa nghĩa, vì vừa có nghĩa là khí đốt, vừa có nghĩa là hơi hoặc khí nhẹ nói chung. Trong tiếng Việt, chúng ta thường gọi gas là ga, ví dụ bếp ga, bật lửa ga… (Xin phân biệt chữ ga này với chữ ga trong nhà ga, vì nhà ga được phiên âm từ chữ gare của tiếng Pháp).

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 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!

Vật lý quanh ta thật là tuyệt vời!

Để biết thêm thông tin tuyển sinh trường THCS Đào Duy Từ quý vị phụ huynh liên hệ theo số điện thoại:

Điện thoại văn phòng THCS Đào Duy Từ: (024)35545231 ĐTDĐ: 0936 113 833

Thông tin tuyển sinh xem tại:Tuyển sinh

Link đăng kí tuyển sinh Online:ĐĂNG KÍ TUYỂN SINH

Tác giả:Phạm Quốc Toản – GV Vật Lí (sưu tầm)