Siêu nhân khiến cho vật lý hấp dẫn hơn

Chia sẻ: Ha Quynh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

73
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Siêu nhân Những ngón đòn điêu luyện và kỳ dị của chàng siêu nhân trong các câu chuyện giả tưởng đã tỏ ra hữu ích đối với việc giảng dạy môn vật lý.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Siêu nhân khiến cho vật lý hấp dẫn hơn

Siêu nhân khiến cho vật lý hấp dẫn hơn Siêu nhân Những ngón đòn điêu luyện và kỳ dị của chàng siêu nhân trong các câu chuyện giả tưởng đã tỏ ra hữu ích đối với việc giảng dạy môn vật lý. Bằng cách đan xen các định luật "cứng nhắc, khó nuốt" với hình tượng những người anh hùng ảo, các sinh viên đã "tiêu hóa" chúng dễ dàng hơn nhiều. Nhà nghiên cứu James Kakalios của Đại học Minnesota (Mỹ) cho biết như vậy, trong cuộc họp của Hiệp hội Vật lý học Mỹ, diễn ra tại Austin, Texas, tuần trước. Thông thường, hầu hết sinh viên không nhận ra mối liên quan giữa các định luật vật lý với cuộc sống đời thường. “Cách giảng dạy truyền thống đã tạo ra những luận đề được cách điệu hoá, đến nỗi những định luật về sự chuyển động phóng xa hoặc việc ném quả bóng ra khỏi các vách đá dường như không hề có liên quan tới thực tế”, Kakalios nói. Chính vì vậy, ông đã xây dựng một khoá học mới cho các sinh viên với tựa đề: “Mọi hiểu biết về khoa học là do tôi đọc được từ các sách hài hước”. Khoá học này đề cập đến nhi ều chủ đề như các định luật chuyển động của Newton, cơ sinh học, khoa học vật liệu, nhiệt động học và cơ học lượng tử, với các câu hỏi kiểu như:
- Cần bao nhiêu lực để chỉ bằng một cú nhảy có thể bay qua một cao ốc? - Nếu chiếc lưới của người Nhện đủ khoẻ như mạng nhện thật, nó có thể đỡ nổi sức nặng của anh ta khi anh ta nhún nhảy giữa các toà nhà hay không? - Nếu bạn có thể chạy với tốc độ của tia sáng, bạn có thể leo lên các cạnh của tòa nhà hoặc băng qua đại dương, và quan trọng hơn, bạn cần bao lâu để nạp thêm năng lượng? Để trả lời những câu hỏi này, sinh viên bắt buộc phải áp dụng các định luật vật lý, và ước đoán đặc tính trong thế giới thật của các nhân vật, như sức nặng của siêu nhân, thời gian anh ta nhảy lên khỏi mặt đất và độ cao của toà nhà. Kakalios cho rằng cách tiếp cận này giúp sinh viên hấp thụ kiến thức nhanh hơn nhiều so với việc chỉ đọc thuộc các định luật hay công thức vật lý. Những câu chuyện hài hước không chỉ có ích trong môn học này, “bạn có thể áp dụng chúng vào các bài giảng về hoá học, thậm chí luật học”, Kakalios tin tưởng. “Các sinh viên quá mải mê với món kem siêu nhân ngọt ngào, họ sẽ mất cảnh giác đến mức không biết rằng tôi đã trộn cả món rau bina vào đó”. Lực hấp dẫn - dây cáp vô hình siêu khoẻ
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 Cái gì tạo nên tiếng ồn của máy bay Không phải động cơ, mà là luồng khí trên cánh máy bay, vành thân và bánh đỗ là thủ phạm chính khiến máy bay trở nên ồn ào như vậy. Chúng tạo ra âm thanh u u rền rĩ kéo dài giống như thể phát ra từ động cơ Kết luận "minh oan" này là công trình nghiên cứu của các nhà khoa học Mỹ. Từ lâu, máy bay đã được coi là thủ phạm gây ồn khi bay qua các khu dân cư, và với mật độ hàng không ngày càng tăng, tiếng ồn do chúng gây ra ngày một lớn. Người ta phàn nàn rằng chúng là thủ phạm của những đêm mất ngủ lẫn những ảnh hưởng tới môi trường.
Với hy vọng giảm được sự huyên náo của phương tiện đường không, các kỹ sư Đại học Florida vừa chế tạo ra một kênh dẫn gió mô phỏng điều kiện bay, cho phép họ tìm hiểu lý do chính xác khiến các máy bay gây ồn lớn đến như vậy. "Hầu hết tiếng ồn sinh ra bởi sự không ổn định của dòng khí khi nó lướt qua các bộ phận của máy bay - cánh vỗ, phần đuôi ngang và thẳng đứng, bánh xe hạ cánh và rìa hoặc đầu mút của các bề mặt khác nhau", một trong những lãnh đạo dự án, giáo sư Lou Cattafesta, giải thích. Tiếng ồn máy bay còn được sinh ra do sự nhiễu loạn, chẳng hạn các xoáy nhỏ trong luồng khí, khi tương tác với những bộ phận trên thân máy bay sẽ tạo ra cái mà các nhà khoa học gọi là "tiếng ồn khí động học". Để chỉ ra tất cả các nguồn gây ồn, nhóm nghiên cứu sẽ sớm phân tích những âm thanh từ rìa cánh máy bay trong một đường hầm thử nghiệm cách âm dài 2 mét, không có tiếng dội. Một chiếc quạt 300 mã lực sẽ thổi không khí vào đường hầm ở tốc độ tới 270 km/giờ - tốc độ điển hình của những máy bay thương mại khi chúng gần hạ cánh xuống sân bay. Các nhà nghiên cứu hy vọng quá trình phân tích sẽ giúp hiểu rõ hơn việc phát sinh tiếng ồn và những đặc điểm của quá trình đó, cũng như phát triển các hệ thống giảm âm mà vẫn bảo tồn được hiệu quả khí động học của máy bay.