Năm Lửa

Có dễ dàng bóp vỡ được vỏ trứng không?

Bạn có thể nghĩ rằng việc ấy quả là trò trẻ con! Ấy chớ, mặc dù mỏng là thế nhưng vỏ của một quả trứng thông thường cũng không phải là quá mảnh dẻ. Muốn bóp vỡ bằng cách ép hai đầu nhọn của nó vào lòng bàn tay, bạn phải "vận công" tương đối đấy.

Chính hình dáng lồi của vỏ trứng đã khiến cho nó vững bền một cách lạ thường như thế. Nguyên nhân của hiện tượng cũng giống như tính vững bền của các loại cửa cuốn hình vòm dưới đây:

javascript:openImage%28/Vietnam/Khoa-hoc/Ban-co-biet/2002/04/3B9BB666/anh1.jpg,%20311,%20267%29">

Trong hình là một cái cửa sổ bằng đá xây cuốn như thế. Sức nặng S (tức là trọng lượng của các phần nằm bên trên của bức tường) tỳ lên viên đá hình cái nêm chèn ở giữa vòm cuốn sẽ đè xuống dưới một lực, biểu diễn bằng mũi tên A trên hình vẽ. Nhưng hình dạng cái nêm của viên đá làm cho nó không thể tụt xuống dưới được mà chỉ có thể đè lên những viên đá bên cạnh thôi. Ở đây lực A có thể phân tích làm hai lực B và C, theo quy tắc hình bình hành. Các lực này cân bằng với sức cản của các viên đá nằm dính sát nhau, rồi đến lượt chúng mỗi viên đá lại chịu sự nén chặt của các viên đá xung quanh. Như vậy lực từ bên ngoài đè lên cái cửa xây cuốn sẽ không thể làm cửa bị hỏng được.

Thế nhưng, lực tác dụng từ bên trong ra lại có thể làm đổ cái cửa này tương đối dễ dàng. Lý do cũng dễ hiểu: hình dạng cái nêm của các viên đá chỉ giữ không cho chúng tụt xuống, chứ chẳng hề ngăn chúng đi lên chút nào.

Vỏ quả trứng chẳng qua cũng là một cái vòm cửa nói trên, chỉ có điều nó được cấu tạo bởi một lớp liền nhau. Khi có sức ép từ bên ngoài vào thì nó không dễ bị vỡ tan ra như ta tưởng. Có thể đặt một chiếc ghế khá nặng dựa chân lên 4 quả trứng sống mà chúng vẫn không bị vỡ. Bây giờ chắc bạn đã hiểu tại sao thân gà mẹ cũng khá nặng, mà khi xéo lên ổ không làm vỡ trứng, trong khi chú gà con yếu ớt lúc nở ra lại có thể dùng mỏ phá tung dễ dàng lớp vỏ bao bọc bên ngoài.

Tính bền vững kỳ lạ của các bóng đèn điện - những thứ thoạt như rất mảnh dẻ và giòn - cũng được cắt nghĩa như tính bền vững của vỏ trứng. Sự bền vững của chúng còn làm ta ngạc nhiên hơn nữa, nếu bạn nhớ rằng có loại bóng đèn bên trong là khoảng chân không tuyệt đối, không một tí gì có thể chống lại áp suất của không khí bên ngoài. Thế mà độ lớn của áp suất không khí trên một bóng đèn điện lại chẳng phải là nhỏ: một bóng đèn có đường kính 10 cm phải chịu một lực trên 700 N (bằng trọng lượng của một người) ép vào từ mọi phía. Bóng đèn chân không còn "cao thủ" hơn, nó có thể chịu được một áp suất lớn hơn áp suất trên 2,5 lần.

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 độ C), mà đôi khi còn chịu được cao hơn nữa, đến 160 độ 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.

Vì sao trong cây có điện?

Các điện tích dương thường tập trung ở dễ, và âm ở ngọn cây.

Một số hoạt động sống trong cơ thể sinh vật tạo ra điện trường và dòng điện, gọi là điện sinh vật. Ở một số động vật, hiện tượng này rất rõ, ví dụ cá chình điện có thể dùng điện sinh vật để bắn chết những con mồi nhỏ. Trong cây cũng có điện, nhưng chỉ yếu hơn mà thôi. 

Dòng điện trong cơ thể thực vật yếu đến nỗi nếu không dùng đồng hồ điện siêu nhạy thì khó mà phát hiện ra. Nhưng dòng điện yếu không có nghĩa là không có. Vậy điện trong cây phát sinh như thế nào?

Có rất nhiều nguyên nhân khiến cây sản sinh ra điện. Ví dụ ở rễ, dòng điện chạy từ chỗ này sang qua khác, vì sự chênh lệch điện tích do các đoạn rễ hấp thụ muối khoáng không đều.

Bây giờ chúng ta hãy quan sát quá trình hấp thụ khoáng kali clorua của cây đậu tương. Các ion của kali clorua được hút vào rễ. Clo(-) từ rễ được hút lên các tế bào ngọn, làm tăng số ion âm trên ngọn, trong khi đó, các ion dương của K+ lại tập trung ở đầu rễ. Kết quả là xuất hiện một điện thế giữa ngọn và gốc. Tuy nhiên, cường độ dòng điện trong cây rất nhỏ. Theo tính toán, tổng dòng điện trong 100 tỷ cây đậu tương mới đủ thắp sáng một ngọn đèn 100 W.

Quyền lực của ong chúa nằm ở đâu?

Ong chúa đang đẻ.

Khi xem xét đặc điểm xã hội của loài ong, các nhà khoa học đã ngỡ ngàng về vai trò tuyệt đối của ong chúa đối với vài chục vạn thần dân của mình. Nhưng, khi người ta làm cho tuyến nước bọt của ong chúa ngừng hoạt động, mọi quyền hành của nó cũng biến mất…

Thì ra, “vũ khí bí mật” khiến ong chúa có uy lực rất mạnh để không chế và điều khiển thần dân chính là… nước bọt của nàng !

Các nhà côn trùng học ở Viện Bảo tàng tự nhiên Paris đã phát hiện ra điều này từ những 1960. Họ cho biết tuyến nước bọt của ong chứa chứa đựng một kho các chất hóa học. Khi được “bức xạ” vào không gian của loài ong, các chất này sẽ truyền tải thông tin đến từng con ong và mệnh lệnh sẽ được chấp hành triệt để. Thành phần của các hóa chất nước bọt vô cùng phức tạp. Người ta mới chỉ phân tích và biệt lập được trên 30 trong số hàng trăm chất khác nhau.

Các nhà nghiên cứu đã thử tước bỏ vũ khí bí mật của ong chúa, bằng cách làm ngừng trệ sự hoạt động của tuyến nước bọt. Kết quả là mọi quyền hành của nữ chúa biến mất, và lũ ong thợ cũng lập tức làm ngơ vị chúa tể của mình. Nhưng làm thế nào mà loại vũ khí ghê gớm kia tác động vào đàn ong? Điều này vẫn còn là một dấu hỏi lớn.

Những năm 1990, một nhóm các nhà khoa học Mỹ và Australia đã đặt nghi vấn về một thứ “vũ khí hóa học bí mật” đang ẩn giấu ở cơ thể con người. Khi nghiên cứu các đoàn thám hiểm sống lâu trên Bắc cực, những nhà khoa học thấy họ không thể ngủ được vào ban đêm, đầu óc thiếu sáng suốt, bị phân tán vào ban ngày và hiệu quả công việc rất thấp. Tuy nhiên, mọi biểu hiện trên sẽ được khắc phục nếu trong đoàn thám hiểm có vài thành viên là phụ nữ! Nhiều thử nghiệm được tiến hành, và kết luận được rút ra, là nếu toàn bộ cộng đồng nào đó đều có cùng giới tính, nghĩa là thiếu hẳn “bức xạ của các phức hợp hóa chất khác giới”, cộng đồng ấy sẽ rơi vào trạng thái lao đao không kiểm soát nổi chính mình.

Các chuyến bay vũ trụ dài ngày của những nhóm nam phi hành gia cũng gặp phải tình trạng y như ở đoàn thám hiểm. Và khi được bổ sung nữ phi hành gia, thì những “chứng bệnh vũ trụ” của các nam đồng nghiệp đều biến mất.

Như vậy, thứ “vũ khí hóa học” tương tự của nữ ong chúa có lẽ cũng đã tồn tại cả ở cơ thể người. Một khi khoa học giải mã được những bí mật của thứ vũ khí tuyệt vời đó, chúng ta sẽ có cơ hội cải thiện đời sống của loài người theo hướng có lợi nhất cho cộng đồng. Ví như, hướng mọi hoạt động của từng cá thể theo một chiều nhân văn nào đó, hay thu hút đám đông hành động vì lợi ích chung…

Động vật trút giận như thế nào?

Đang "choảng" nhau, kangaru cũng có thể nghỉ giữa hiệp để... chải lông.

Ăn miếng trả miếng, đó là phản ứng thường gặp khi xung đột giữa hai con vật xảy ra. Song có khi, chúng lại đưa ra một số động tác kỳ quặc, chuyển "cục giận" trong lòng sang kẻ thứ ba chẳng may đứng gần đó.

Sinh vật học gọi hành vi không liên quan đến mục tiêu của động vật là “sự đùn đẩy trách nhiệm”. Chẳng hạn, ở một vài loài hải âu, khi hai con bị kích thích tấn công lẫn nhau, một con trong đó sẽ chuyển sang tấn công mục tiêu bên cạnh mình. Chưa hả giận, nó còn mổ... cỏ một cách rất tức tối.

Chim công ở Australia khi yêu đương hoặc khi tranh đấu sẽ xuất hiện những động tác chẳng có gì dính dáng, như chải lông, vươn vai, lắc mình, gãi gãi đầu, ngáp, ngủ gật, lấy thức ăn hay xây tổ. Còn trong những cuộc giao chiến giữa hai con kanguru, đôi khi, chúng đột ngột dừng lại, "nghỉ một tí", bằng cách ra vẻ chải chải lông trên người.

Một con mèo đang mải tấn công mồi, đột ngột nó có thể chững lại để... liếm cơ thể. Một con cá hung hãn đang dọa nạt các loài cá khác cũng có thể bất chợt dùng miệng để đào cát, hoặc trong lúc tuyệt vọng nó sẽ mở to mồm… Vậy khi bắt gặp những tình huống này, bạn cũng đừng lấy làm lạ, vì tập tính thay đổi hành vi có ở hầu hết các loài động vật.

Tại sao người ta thích "đua đòi"?

Các đoạn thẳng trong thí nghiệm của Arch.

Trong cuộc sống hàng ngày, khi cách nghĩ và cách làm của ta khác với mọi người, bao giờ chúng ta cũng tìm cách thay đổi để cho được như người khác, gọi là “đua đòi”. Tâm lý học gọi hiện tượng đi theo số đông về nhận thức và hành động dưới sức ép của dư luận là “hiệu ứng theo đàn”.

Năm 1956, nhà tâm lý học Mỹ Arch đã làm một thí nghiệm nổi tiếng: Ông chọn 50 người đến so sánh độ dài của mấy đoạn thẳng. Trên hình vẽ, họ được yêu cầu phân biệt xem đoạn thẳng ở bảng A bằng đoạn thẳng nào trên bảng B.

Khi trả lời riêng rẽ, 100% nói chính xác là đoạn giữa trên bảng B. Nhưng khi Arch đưa thêm 7 nhân viên của ông vào cùng nhóm thí nghiệm với từng người, và họ đều nhất trí đưa ra kết quả sai (đoạn trái ở bảng B), thì đã có tới 32% số người cũng trả lời sai như vậy.

Rõ ràng, trước ảnh hưởng của tập thể 7 người, người thứ 8 trong nhóm đã vứt bỏ phán đoán của mình, cũng “đua đòi” và nói đoạn bên trái. Do đó, có thể thấy “hiệu ứng theo đàn” đã có tác dụng mạnh mẽ đến thế nào đối với từng cá nhân.

Nguyên nhân gì gây ra hiệu ứng này? Tâm lý học đã khái quát thành những điểm dưới đây:

- Tín nhiệm tập thể: Người ta thường cho rằng phát đoán của đa số bao giờ cũng đúng hơn của cá nhân, do đó tin tưởng vào tập thể.

- Khuất phục tập thể: Người ta thường thích gần gũi với những người có chung quan điểm với mình, cho nên để tránh cô lập, khỏi bị tẩy chay, đã phải miễn cưỡng theo đàn.

- Không khí mơ hồ của hoàn cảnh: Rất nhiều trường hợp, vì sự mơ hồ của hoàn cảnh, tự mình không dám quả quyết, đành phải dựa vào những người chung quanh, bắt chước hành vi của họ. Đây là sự theo đàn để tránh lúng túng.

Ngoài ra, trí thông minh, tinh thần và quan điểm riêng của mỗi người đều có thể gây ra hiệu ứng theo đàn. Nói chung, người có trí thông minh càng cao, tinh thần càng vững và quan điểm riêng càng mạnh, càng khó hành động mù quáng theo đàn.

Tại sao thuyền buồm có thể chạy ngược gió?

Với người không có kinh nghiệm đi biển hoặc không học vật lý thì việc thuyền buồn có thể bơi ngược gió thật khó tưởng tượng. Thực ra, thuyền không thể đi ngược hướng gió hoàn toàn, nhưng chệch một góc nhỏ thì có thể.

Muốn hiểu vấn đề, chúng ta hãy tìm hiểu lực gió tác dụng lên buồm như thế nào. Nhiều người nghĩ rằng, cánh buồm được đẩy theo chiều gió thổi, nhưng thực tế không phải vậy: Dù gió có thổi theo hướng nào thì nó cũng chỉ đẩy buồm theo phương thẳng góc với mặt phẳng của buồm mà thôi!

Hình 1.

Trong hình 1, đường thẳng AB biểu diễn cánh buồm. R là lực đẩy của gió tác dụng vào cánh buồm. Ta phân tích lực R thành 2 phần, gồm lực Q vuông góc với cánh buồm và lực P hướng dọc theo nó. Vì sự ma sát của gió với cánh buồm là không đáng kể, nên lực P chỉ trượt qua chứ không tác dụng gì tới buồm. Chỉ có lực Q đẩy cánh buồm theo hướng vuông góc với mặt buồm.

Nếu hiểu được vấn đề trên, bạn cũng có thể hiểu tại sao thuyền buồm có thể đi ngược một góc nhọn với chiều gió.

Hình 2.

 

Giả sử đoạn thẳng KK biểu diễn chiều dài của thuyền. Đường thẳng AB biểu diễn cánh buồm. Người ta hướng cánh buồm sao cho mặt phẳng của nó chia đôi góc giữa phương của lòng thuyền và phương của gió. Bây giờ, bạn hãy theo dõi biểu đồ phân tích lực ở hình 2, trong đó Q là áp lực của gió tác dụng lên cánh buồm.

Như đã phân tích ở hình 1, Q phải vuông góc với cánh buồm. Lực Q lại có thể được chia thành lực S dọc theo mũi thuyền và lực R vuông góc với chiều dài thuyền. Vì chuyển động của thuyền theo hướng R bị nước cản lại rất mạnh (thuyền buồm thường có lòng rất sâu), nên lực R hoàn toàn bị lực cản của nước cân bằng. Do đó, chỉ có S là

Hình 3.

lực hướng tới phía trước, giúp thuyền chuyển động ngược một góc nhỏ với chiều gió.

 

Thực tế (hình 3), để đưa thuyền từ điểm A đến điểm B, ngược chiều gió, người ta phải hướng thuyền buồm đi theo đường zic zac.

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 lồng 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.

Vì sao ruồi bay có tiếng, nhưng bướm lại không?

Bướm đập cánh rất chậm, vì thế không phát ra tiếng kêu.

Khi ruồi muỗi lượn quanh, từ xa, bạn đã nghe thấy tiếng “động cơ” vo vo của chúng. Nhưng bướm thì dù có ghé sát tai vào bạn cũng không thể nghe được gì cả. Phải chăng ruồi muỗi có cơ quan "phát thanh" đặc biệt?

Thật ra, tiếng kêu đó chỉ là do dao động do cánh gây ra mà thôi. Để chứng minh vấn đề này, chúng ta hãy làm thí nghiệm sau: lấy một mảnh tre mỏng rồi khua lên khua xuống trong không khí. Nếu khua nhẹ, bạn sẽ không nghe thấy gì, nhưng nếu khua mạnh, sẽ có tiếng vù vù rất rõ.

Âm thanh truyền đến tai ta là do tai cảm nhận được các dao động trong không khí. Tuy nhiên, ta chỉ có thể nghe được những rung động có tần số từ 20 đến 20.000 lần mỗi giây. Nếu thấp hoặc cao hơn khoảng này chúng ta đều không nghe thấy. Điều đó giải thích vì sao mảnh tre khua chậm thì im hơi lặng tiếng, nhưng khi khua nhanh sẽ tạo ra tiếng xé gió vù vù.

Côn trùng khi bay phát ra âm thanh cũng giống như nguyên lý kể trên. Các nhà khoa học cho biết, mỗi giây, ruồi nhặng vỗ cánh từ 147-220 lần, muỗi là 594 lần, thậm chí có loài còn vỗ 1000 lần, ong mật vỗ 260 lần. Nhưng bướm trắng thì chỉ lập lờ có... 6 lần, bướm gai 5 lần. Chính vì thế mà chúng bay hoàn toàn yên lặng.

Làm thế nào để tranh sơn dầu hết đen?

Phòng triển lãm trưng bày nhiều bức họa vẽ cảnh tuyết bay, khoác lên vạn vật một màu trắng sống động. Nhưng sau nhiều năm, màu tuyết xỉn dần, tranh biến thành cảnh chết. Một nhà hoá học đến triển lãm, dùng bông tẩm hoá chất lau nhẹ mặt tranh. Cảnh tuyết hiện ra lung linh ngay sau đó.

Nhà hóa học đã dùng dung dịch oxi hoá (nước oxy già - H202) để làm biến mất mầu đen trên bức tranh. Ông xử lý được "lỗi thời gian" này vì biết màu tuyết trắng trên bức tranh sơn dầu có thành phần là bột phấn chì (chì II oxit). Phấn chì thường là màu trắng, nhưng nó có thể tác dụng với khí hydro sunfua trong không khí tạo thành chì sunfua màu đen.

Tuy nhiên, vì phản ứng xảy ra chậm, đồng thời, lượng khí hydro sunfua trong không khí ít, nên lượng chì sunfua tạo thành cũng không nhiều. Do vậy màu trắng trên bức họa chỉ bị sẫm màu mà không đen hẳn. Chỉ cần dùng dung dịch H202 lau qua bức tranh thì sẽ biến màu đen của chì sunfua thành phấn chì màu trắng.

Hydro sunfua trong không khí xuất hiện khi chúng ta đốt nhiên liệu. Chẳng hạn trong than đá có từ 1-1,5 % lưu huỳnh, dầu mỏ cũng có lưu huỳnh. Khi đốt cháy nhiên liệu, lưu huỳnh tác dụng với oxi tạo thành hydro sunfua. Chất này cũng sinh ra trong quá trình thối rữa của động vật.