Những câu hỏi vì sao trong vật lý?

Tại sao chiếc dù (ô) vải lại cản được nước mưa?

Ai cũng biết là vải bị thấm nước, nhưng người ta có thể dùng vải để lợp những chiếc dù (ô) để che mưa! Có vẻ kỳ quặc nhỉ! Điều kỳ diệu ở đây là cái gì vậy ?

Đề nghị bạn lấy một miếng vải dệt tương  đối dày và làm thử một chút xem sao. Căng miếng vải ấy ra, rồi nhỏ vào phía trên vài giọt nước. ở chỗ nhỏ nước mặt vài ướt đi nhưng nước không rơi xuống phía dưới. Quan sát kỹ bạn sẽ thấy nước bám ở trên miếng vải có một phần thấm vào sợi vải, còn một phần bám chung quanh sợi vài hình thành một lớp màng nước ở phía trên và dưới sợi vải. Thì ra lớp màng nước này giống như một bức tường chặn không cho gió lọt, chính là chúng đã bịt kín các khe hở, những giọt nước rơi tiếp sau chỉ có thể thuận theo màng nước rơi xuống bên mép ô chứ không thể thấm xuống dưới ô.

Thế nhưng vì sao màng nước lại có thể  bám chắc trên mặt vải. Nếu dùng kính phóng đại quan sát thì sẽ thấy màng nước này không bằng phẳng, tình trạng uốn cong ở bề mặt trên và bề mặt dưới đều không như nhau, ở xung quanh sợi vải vì bị sức hút của các phân tử sợi nên màng nước  bao chặt lấy sợi, bề mặt trên và bề mặt dưới đều lồi ra ngoài. Giữa các sợi vải với nhau, do tác dụng của trọng lực, màng nước lõm về phía dưới. Bạn đừng lo lớp màng nước này có thể rơi xuống. Bề mặt nước giống như một lớp màng cao su buộc chặt; ở khe giữa các sợi vải, tuy màng nước lõm xuống dưới, nhưng lực căng của màng nước đều hướng lên trên, nó có thể làm cho màng nước được nâng chắc lên phía trên, còn màng nước ở xung quanh sợi vì chịu lực hấp dẫn của phân tử sợi nên chúng cũng bám chặt vào sợi. Cứ như vậy, dưới  tác dụng của các lực nói trên, màng nước bám chặt ở trên mặt ô, vừa không theo nước mưa chảy xuống mép ô mà cũng không thấm xuống mặt dưới ô, để trở thành một "bức tường" ngăn không thấm nước!

Tại sao những giọt nước đọng trên lá sen thường có hình cầu?

Các phân tử trên mặt nước chịu lực hút của các phần tử bên trong, sinh ra xu hướng vận động hướng vào trong. Như vậy, bề ngoài của nước cũng có khả năng thu nhỏ. Thu nhỏ tới mức như thế nào ? Chúng ta biết rằng, thể tích của nước to nhỏ không thay đổi, chỉ khi dưới dạng hình cầu thì bề ngoài của nó mới là nhỏ nhất. Do đó, lượng nước ít thì biến thành bong bóng nước nhỏ hình cầu. Quan sát, những em bé thích thổi bong bóng xà phòng, trong bong bóng xà phòng là không khí, chất dịch của hai mặt trong và ngoài của trong bóng xà phòng cũng phải liên tục thu nhỏ, khi không khí bên trong ép cho đến khi không thể thu nhỏ được nữa. Lúc này, bong bóng xà phòng biến thành những quả bóng nhỏ tròn xoe. Phần tử bên ngoài dịch thể, do nhân sức hút của các phần tử bên trong, mà làm cho bề mặt  của lọa dịch thể này có xu hướng thu nhỏ, có thể làm cho phần của mặt ngoài dịch thể gần nhau sinh ra lực kéo lẫn nhau. Loại kéo lẫn nhau này ở cật lý học gọi là sức căng bề mặt. Chúng ta có thể thông qua một thực nghiệm đơn giản để tiến hành xem xet loại sức căng bề mặt này. Dùng một khung dây thép,phía trên buộc một dây sợi bông không chặt , đặt nó vào trong lọ nước và xà phòng. Trên khung dây thép sẽ có một lớp mỏng xà phòng dính chặt, thử thấy kim châm vào lớp màng mỏng của một bên mặt sợi bông thì lớp màng mỏng của bên còn lại lập tức thu nhỏ, bởi vì sợi dây bông bi mất sức căng bề mặt ở một bên lớp màng mỏng, và lớp màng mỏng còn lại dưới tác dụng sức căng bề mặt thì sẽ làm hiện ra hình vòng cung cong. Bề mặt của bất cứ chất lỏng nào đều tồn tại sức căng bề mặt, dưới tác dụng của sức căng bề mặt này, bề mặt chất lỏng dường như được phủ lên một lớp màng chặt. Mùa hè, trên mặt nước có rất nhiều côn trùng nhỏ chuyển động rất tự do, đó là  dựa vào lớp màng nước trên mặt nước.

Vì sao các Vệ tinh nhân tạo có thể chụp ảnh Trái Đất từ rất xa như vậy?

Khi chụp ảnh của những vật rất xa và cần có những tấm ảnh rõ nét, người ta thường dùng phương pháp chụp ảnh bằng ống hồng ngoại.

ánh sáng thông thường khi truyền đi xa trong không khí dễ bị các phần tử trong không khí gây ra hiện tượng tán xạ. Với tia hồng ngoại, vì nó có bước sóng dài nên rất ít bị không khí hoặc những phần tử nhỏ lơ lửng trong không khí (như hơi nước chẳng hạn) tán xạ. nếu dùng phim bắt nhạy tia hồng ngoại, ta có thể chụp được những bức ảnh của những vật ở rất xa một cách rõ nét và có thể chụp được về ban đêm.

Nếu chụp ảnh bằng phim hồng ngoại về ban ngày, ta phải dùng kính lọc sắc chặn tất cả những ánh sáng nhìn thấy.

Chính vì những lý do này mà từ độ cao hàng trăm kilômét những vệ tinh nhân tạo vẫn chụp được ảnh rất rõ bằng tia hồng ngoại .

Đối với phim ảnh thông thường, độ nét giảm đi theo khoảng cách vì không khí tán xạ ánh sáng các màu lam, tím... Kết quả là làm mờ cảnh vật ở xa và làm cho tấm ảnh cũng bị mờ.

Tại sao nam châm mất dần từ tính?

Các nam châm thế hệ mới được làm từ những vật liệu hầu như không làm mất từ tính theo thời gian như các loại nam châm hình chữ U trước kia.

Nam châm gồm rất nhiều vùng từ tính nhỏ gọi là miền. Từ trường của nam châm đi theo hướng ngược chiều với các miền tạo ra từ trường đó. Điều này có xu hướng làm các miền quay ngược chiều từ trường của chúng lại.

Với nam châm hiện đại, các miền ở mức độ nào đó bị tê liệt về mặt năng lượng, làm chúng không dễ bị tác động bởi hiệu ứng trên. Cục nam châm chỉ mất từ tính khi bị đun nóng ở nhiệt độ cao hoặc bị rung động mạnh.

Các nam châm kiểu mới sử dụng những chất liệu như alnico (hợp chất gồm nhôm - nickel - cobalt) và cobalt samarium có cấu trúc nội tại ngăn chặn sự thoái hóa của các mạch từ. Chúng được chia thành nhiều mảnh vụn nhỏ, mỗi mảnh là một miền. Ngược lại, nam châm hình chữ U kiểu cũ có miền lớn hơn rất nhiều, là những mẩu sắt cứng với miền được bao bọc bởi các tạp chất carbua sắt. Một điều tưởng như nghịch lý ở đây là những mảnh vụn nhỏ với kích thước tối ưu lại có tính năng ổn định hơn những mảnh lớn trong các chất từ tính. Do vậy, loại nam châm chữ U kém bền vững hơn nhiều so với nam châm kiểu mới.

 

Tại sao tuyết có màu trắng trắng?

Để trả lời câu hỏi này, không nhất thiết bạn phải là nhà khoa học. Bạn có muốn thử tìm hiểu không?

Khi tia sáng Mặt trời xâm nhập vào một hạt tuyết, nó sẽ nhanh chóng bị tán xạ bởi vô số những tinh thể băng và túi khí bên trong. Gần như toàn bộ tia sáng bị bật ngược trở lại và ra khỏi hạt tuyết. Vì thế tuyết giữ nguyên màu sắc của ánh sáng Mặt trời – màu trắng.

Vậy, ánh sáng là gì và thế nào là hiện tượng tán xạ ánh sáng?

Ánh sáng là tập hợp của vô số các hạt photon. Photon đến mắt chúng ta dưới hình thức một “dải cầu vồng” mà các nhà vật lý gọi là quang phổ. Quang phổ có rất nhiều màu sắc, nhưng về cơ bản có 7 màu là đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím truyền trong không gian với bước sóng ngắn, còn các photon của các dải màu “nóng” hơn thì truyền đến mắt chúng ta với bước sóng dài. Ánh sáng Mặt trời là tổng hợp của tất cả những màu sắc ấy, nhưng nó không rực rỡ như bạn nghĩ đâu mà chỉ có một màu thôi – màu trắng.

Khi các hạt photon va chạm với bất kỳ một vật thể nào đó, chúng sẽ có những phản ứng rất đa dạng. Chúng có thể bật trở lại (thuật ngữ vật lý là phản xạ), có thể bắn ra các phía (tán xạ), hoặc thậm chí chúng có thể đi theo một đường thẳng (sự truyền ánh sáng). Có một khả năng nữa là các hạt photon sẽ “đâm sầm” vào một phân tử của chất tạo thành vật thể, truyền năng lượng cho phân tử này và “chết” (hấp thụ). Các hạt photon thuộc những dải màu khác nhau có phản ứng khác nhau tuỷ theo vật thể mà nó va chạm. Như vậy, các bạn có thể hiểu đơn giản thế này: Quả táo Tây có màu đỏ hồng bởi vì nó hấp thụ phần lớn ánh sáng “nóng”, chủ yếu là ánh sáng đỏ, trong quang phổ. Ánh sáng màu lục, lam, chàm, tím “yếu” hơn bị bật ngược trở lại (cho nên không thể có quả táo màu xanh nước biển, trừ phi có ai… nhuộm nó).

Vì sao đêm mùa hè có nhiều sao hơn đêm mùa đông?

Những đêm hè trời quang, nhìn lên bầu trời chúng ta sẽ thấy chi chít các vì sao và rành rành là nhiều hơn hẳn so với đêm mùa đông. Tại sao vậy? Lý do là mùa hè chúng ta đứng ở gần trung tâm ngân hà, nơi có nhiều sao nhất, còn mùa đông, trái đất của chúng ta đứng ở rìa ngân hà, nơi có ít sao hơn.

Trong hệ ngân hà của chúng ta (Milky Way) có khoảng 100 tỷ sao và chủ yếu phân bố trong một chiếc “bánh tròn”. Phần giữa chiếc bánh này hơi dầy hơn chung quanh. Ánh sáng đi từ phía mép “bánh” bên này đến phía bên kia phải mất 10 vạn năm ánh sáng, đi từ mặt trên xuống mặt dưới bánh cũng phải mất 1 vạn năm ánh sáng.

 Mặt trời và những hành tinh láng giềng của hệ mặt trời đều nằm trong hệ ngân hà. Hầu hết những sao mà chúng ta nhìn thấy bằng mắt thường cũng đều nằm trong đó. Nếu mặt trời nằm giữa hệ thì dù chúng ta nhìn từ phía nào cũng thấy số lượng sao trên trời nhiều như nhau. Thế nhưng hệ mặt trời cách trung tâm hệ ngân hà khoảng 3 vạn năm ánh sáng. Khi chúng ta nhìn về phía trung tâm ngân hà sẽ thấy ở khu vực đó dày đặc các vì sao. Ngược lại, nếu nhìn về phía đối diện trung tâm ngân hà sẽ chỉ nhìn thấy một số ít sao trong một phần của hệ.

Trái đất không ngừng quay quanh mặt trời. Về mùa hè trái đất chuyển động đến khu vực giữa mặt trời và hệ ngân hà gọi là Đới ngân hà. Đới ngân hà là khu vực chủ yếu của hệ ngân hà, tập trung nhiều sao của hệ. Bầu trời đêm hè chúng ta nhìn thấy chính là Đới ngân hà dày đặc các vì sao. Về mùa đông và các mùa khác, khu vực Đới ngân hà nằm về phía trái đất đang ở ban ngày, nên rất khó nhìn thấy. Còn ở mặt kia của trái đất (vùng đang là đêm) sẽ không thể nhìn thấy nó.

Mùa hè, chúng ta ở gần trung tâm ngân hà, nên ban đêm thấy nhiều sao hơn. Mùa đông, chúng ta ở về phía đối diện, nhìn thấy ít sao hơn.

Tại sao khi sử dụng một số đồ điện gia dụng phải nối dây tiếp đất?

Rất nhiều đồ điện gia dụng được sử dụng với điện áp 220V, muốn đảm bảo an toàn thì vỏ kim loại của chúng phải được nối với dây tiếp đất. Đặc biệt là khi sử dụng máy giặt và tủ lạnh, khi sử dụng nhất thiết phải có dây tiếp đất.

Máy giặt có rất nhiều loại, có loại nhào trộn, có loại phun, có loại oxy… Nhưng các loại máy giặt đều không thể tách rời động cơ điện và mạch điện điều khiển vì nó giúp cho máy giặt hoạt động. Hơn nữa máy giặt khi sử dụng phải tiếp xúc với một lượng nước rất lớn, môi trường làm việc rất ẩm ướt. Mọi người đều biết, nước dẫn điện rất tốt, nếu cơ thể người tiếp xúc với nước mang dòng điện sẽ gây ra những tai nạn về điện. Nếu động cơ điện và mạch điện trong máy giặt bị ẩm ướt hoặc vì một lí do nào đó mà lớp cách điện của nó giảm đi sẽ gây ra hiện tượng hở điện, làm cho lớp vỏ kim loại bên ngoài máy giặt mang điện đồng thời các bộ phận quay, vắt làm bằng kim loại bên trong máy giặt mang điện. Lúc đó nước trong máy giặt cũng mang điện. Khi người giặt tiếp xúc với nước trong máy giặt hoặc vô tình chạm vào lớp vỏ kim loại sẽ bị điện giật nguy hiểm đến tính mạng.

Tất nhiên là trước khi xuất xưởng, nhà sản xuất đã kiểm tra kĩ lưỡng, trong điều kiện ẩm ướt điện trở cách điện giữa bộ phận mang điện của máy và lớp vỏ lên đến hơn 1.000.000 V thì cũng có thể ngăn chặn hiện tượng hở điện giúp cho người sử dụng không bị điện giật. Nhưng để đề phòng bất trắc, chúng ta nên áp dụng phương pháp phòng tránh điện giật hết sức đơn giản, đó là làm tốt công tắc tiếp đất của máy giặt.

Máy giặt sau khi đã nối với dây tiếp đất nếu có phát sinh hiện tượng hở điện những bộ phận vốn không mang điện lại bị nhiễm điện, chúng ta có nhỡ tay chạm vào cũng không bị sao. Bởi vì điện có một đặc tính là truyền qua những điện trở nhỏ. So với điện trở của cơ thể con người thì điện trở của dây tiếp đất nhỏ hơn rất nhiều vì vậy dòng điện sẽ qua đó và truyền xuống đất.

Để phát huy tốt nhất tác dụng tiếp đất của dây tiếp đất thì dây tiếp đất phải được tiếp xúc tốt khoảng đất rộng, điện trở của dây không quá 4 Ôm.

Tủ lạnh cũng giống nhu máy giặt, cũng thường xuyên tiếp xúc với nước hoặc đá, điều kiện hoạt động cũng khá ẩm ướt. Máy thu hở điện áp và mạch điều khiển điện trong máy giặt cũng có khả năng bị hở điện làm cho bộ phận kim loại của vỏ máy giặt bị nhiễm điện. Vì vậy, để đề phòng bất trắc, lớp vỏ kim  loại của máy giặt cũng phải được nối với dây tiếp đất.

Một số đồ điện gia dụng có lớp vỏ kim loại như lò vi sóng, điều hòa, nồi cơm điện, quạt điện, máy giữ nhiệt… cũng phải chú ý nối dây tiếp đất. Đối với những thiết bị âm thanh như tivi, máy ảnh… các bộ phận mang điện đã hoàn toàn cách điện nên có thể không cần dùng dây tiếp đất.

Tại sao cầu vồng lại tròn và thường kép?

Những cầu vồng thông thường nhất được hình thành khi ánh sáng mặt trời chiếu qua các hạt mưa. Các giọt mưa này có tác dụng giống như lăng kính và tán xạ ánh sáng mặt trời thành quang phổ màu sắc quen thuộc: đỏ, cam, vàng, xanh lục, xanh lam, chàm, tím.

Cầu vòng có hình tròn do có liên quan đến đặc tính hình học khi nhìn chúng. Bạn thấy một cái cầu vồng khi mặt trời ở phía sau lưng bạn và các hạt mưa thì ở trong các đám mây phía trước mặt bạn. Các tia sáng đi qua trên đầu bạn từ phía sau, chiếu vào các hạt mưa, bị tán xạ thành màu sắc, phản xạ ra phía sau các hạt mưa rồi đi vào mắt bạn.

Mắt phải tiếp nhận các tia sáng chiếu tới từ hạt mưa theo một góc cụ thể để có thể nhận được màu sắc. Một cầu vồng nhìn được chỉ được hình thành nếu các hạt mưa nằm đúng vị trí, nhờ đó sẽ có một góc nhất định giữa mặt trời, giọt mưa và mắt bạn. Cái góc này phải là góc cố định và đặc tính hình học giữ cho góc này không đổi có liên quan tới một đường tròn.

Bạn chỉ có thể nhìn thấy một phần đường tròn này nằm phía trên đường chân trời. Nếu bạn tưởng tượng phần còn lại của đường tròn nằm ở đâu, bạn sẽ thấy là bạn có thể vẽ một đường thẳng từ mặt trời xuyên qua đầu bạn đến điểm giữa của hình tròn, mà một phần của nó chính là cầu vồng.

Điều này nghe có vẻ thi vị, nhưng về mặt khoa học, không có hai người nào nhìn thấy cùng một cầu vồng. Nếu ba người cùng nhìn vào cầu vồng, mỗi người đều ở một góc đúng để nhìn thấy cầu vồng đó. Đôi khi người ta c̣n nh́n thấy một cầu vồng thứ hai bên ngoài cầu vồng thứ nhất, một ṿng tṛn lớn hơn. Màu sắc ở cầu vồng thứ hai này sắp xếp ngược lại, rất mờ ảo một cách khá đặc trưng.

Điều xảy ra chính là ánh sáng đi cùng theo một con đường, nhưng tia sáng được phản xạ lại hai lần trong giọt mưa. Hai lần phản xạ đem lại hai hiệu quả: trật tự màu sắc bị lật ngược và trong mỗi lần phản xạ ánh sáng bị yếu đi, phân tán ra khỏi hạt mưa, làm cho cầu vồng thứ hai mờ ảo và ít khi được nhìn thấy.

Để tự kiểm chứng, vào lúc thời tiết ấm, bạn có thể tự tạo ra một cầu vồng bằng ống tưới nước để sao cho nước phun ra thật đẹp và mặt trời nằm đúng ở phía sau lưng bạn.

 

Vì sao đầu đạn nhỏ xíu có thể gây thương vong cho người?

Đầu đạn súng ngắn, súng trường chỉ nặng vài gram hoặc mười mấy gram nhưng khi bắn trúng người lại có thể gây thương vong. Vì sao vậy? Đó là vì đầu đạn lao đi với tốc độ rất cao nên đã tạo ra sức công phá lớn.

Giống như một con chim bé nhỏ đụng phải máy bay phản lực, do tốc độ ngược chiều quá lớn nên chẳng những chim bị tan xương nát thịt mà máy bay cũng bị thủng một lỗ. Điều này chứng tỏ sức công phá lớn hay nhỏ chủ yếu quyết định bởi tốc độ chứ không phải hoàn toàn do trọng lượng vật thể. Bởi vì động năng tỷ lệ thuận với bình phương của tốc độ.

Động năng của đầu đạn do trọng lượng đầu đạn và tốc độ bay của nó tới mục tiêu quyết định. Ví dụ, trọng lượng đầu đạn là 6g, bay với vận tốc 192 m/s ở cự ly 500 mét thì động năng là khoảng 11,1 kg/m. Trên thực tế, để sát thương một người chỉ cần 8 kg/m là đủ. Vì vậy, bắn súng trường ở cự ly 500 mét sẽ gây thương vong cho người.

Lực sát thương đối với cơ thể người còn liên quan đến tác dụng đi xiên của đầu đạn trong tổ chức cơ thể người. Sau khi đi vào cơ thể, đầu đạn không chỉ "xuyên một lỗ", mà vết thương đầu vào nhỏ, đầu ra bị phá to theo hình loa kèn.

Vì sao có hiện tượng này? Mọi người đều biết rằng khi bay trong không trung, viên đạn tự xoay quanh mình nó với tốc độ vài chục vòng một giây nên đường bay ổn định. Nhưng sau khi đi vào tổ chức cơ thể, nó gặp phải môi trường có độ đặc gấp hàng nghìn lần so với ngoài không khí, do đó lực cản tăng gấp bội, tốc độ xoáy giảm đi làm cho đầu đạn bị văng ra xung quanh và bay theo chiều đứng, chiều ngang, thậm chí ngược chiều đầu đạn, kết quả là lỗ đạn có hình loa kèn.

Ngoài ra, sau khi đầu đạn bắn vào cơ thể, lúc xuyên qua tổ chức có chất dịch với tốc độ cao, một phần năng lượng được giải phóng ra ngoài, làm cho thể tích khối chất dịch tăng đột ngột, hình thành sóng áp lực lan truyền nhanh chóng ra xung quanh. Đó chính là "tác động thủy động lực" mà người ta vẫn thường nói tới. Lực tác dụng đó chỉ có thể xảy ra khi đầu đạn bay với vận tốc lớn nhất định (thông thường 600 đến 700 m/s). Sau khi xảy ra có thể phát sinh tác dụng sát thương như nổ phá, làm hủy hoại cơ quan nội tạng như tim, dạ dày, não... trong cơ thể sống, dẫn đến thương tích.

Tác giả: Trịnh Thị Nhung (ST)
Nguồn: thptsongcong.thainguyen.edu.vn
Bài tin liên quan
Chính phủ điện tử
Tin đọc nhiều
Liên kết website
Thống kê truy cập
Hôm nay : 223
Hôm qua : 455
Tháng 09 : 8.672
Năm 2021 : 53.699

Liên hệ

Trường THPT Sông Công, Thành phố Sông Công, Thái Nguyên
Địa chỉ : Phường Thắng Lợi, Sông Công, Thái Nguyên
Điện thoại : 02083862653
Fax :02083862653
E-mail : c3songcong@thainguyen.edu.vn