Một trăm năm trước

22

A. Varlamov

Một trăm năm trước

Nhiều tạp chí có phần “Tạp chí của chúng tôi đã viết gì về những năm trước”, từ đó người đọc tìm hiểu về những sự kiện thú vị hoặc gây tò mò, theo quan điểm hiện đại, những sự kiện diễn ra vào thời đó. Tạp chí của chúng ta vẫn còn lâu mới kỷ niệm một trăm năm thành lập nên đã quá muộn để chúng ta bắt đầu một chuyên mục như vậy. Tuy nhiên, chúng ta hãy thử tưởng tượng xem một tạp chí tương tự như tạp chí của chúng ta có thể đã viết gì cách đây nhiều năm.

Khi đó người ta chưa phát hiện ra hiện tượng siêu dẫn, siêu chảy; thậm chí không ai nghi ngờ khả năng tạo ra tia laser và lò phản ứng nhiệt hạch, vệ tinh và các gói không gian. Vì vậy, thoạt nhìn, có vẻ như những nhà thôi miên tò mò quan tâm đến vật lý không có gì để đọc. Tuy nhiên, họ cũng đọc được, không phải vô điều kiện, rằng một thế hệ các nhà vật lý xuất sắc đã lớn lên, những người đã tạo ra nền khoa học vật lý hiện đại phức tạp.

Gần đây, tác giả của những dòng này tình cờ đọc được một cuốn sách cũ của B. Donat, “Vật lý trong trò chơi dành cho tuổi trẻ”, xuất bản vào cuối thế kỷ 19. Vào thời đó, việc nghiên cứu vật lý mang tính chất “trải nghiệm hơn”, trực quan hơn và gắn kết với thiên nhiên hơn.

Dưới đây là mô tả một số thí nghiệm thú vị được lấy từ cuốn sách nói trên.

Đài phun nước, theo đơn đặt hàng

Cấu trúc của một đài phun nước như vậy được thể hiện trong Hình 1. Chai A (dung tích khoảng một lít) có hai cổ (trên và bên) được lắp trên giá đỡ B, bên cạnh có bình chứa C để lấy nước. Cả hai cổ đều được đóng lại bằng nút cao su có lắp các ống cong a và b vào trong. Ống trong trường hợp ổ cắm chính của đài phun nước và ống a, phần cuối của ống hơi không chạm tới đáy bể chứa, đóng vai trò như một loại khóa.

Nếu ống a mở, không khí đi vào chai và nước chảy tự do ra khỏi chai qua ống b, làm tăng lượng nước vào bình chứa. Ngay khi mực nước chạm đến lỗ trong ống a, sự tiếp cận của không khí trong chai sẽ dừng lại và nước ngừng chảy từ ống b - đài phun nước đã cạn!

Để nó hoạt động trở lại cần phải mở các lỗ trên ống a. Ống c ở đáy bể phục vụ mục đích này. Nếu đường kính của nó nhỏ hơn đường kính của ống b, thì trong quá trình hoạt động của đài phun nước, dòng nước vào bể chứa vượt quá lưu lượng của nó và đến một lúc nào đó khi mở ống a sẽ đóng lại - đài phun nước sẽ ngay lập tức “im lặng”. Khi lượng nước giảm đủ để đầu ống a mở ra thì đài phun nước lại hoạt động.

Bằng cách che giấu cấu trúc bên trong của đài phun nước khỏi những con mắt tò mò (ví dụ: lót chai bằng vỏ cây), trải nghiệm này có thể được thể hiện như một tâm điểm. Bạn chỉ cần đảo ngược nguyên nhân và kết quả. Đừng để đài phun nước đặt cược hay “im lặng”, mà là bạn, đang nhìn vào

24

Nằm ở khoảng cách bằng một nửa bán kính tính từ đỉnh gương) đặt đồng hồ. Sự tiến bộ của họ sẽ được nghe rõ nhất ở tiêu điểm của tấm gương thứ hai.

Bây giờ hệ thống đã được thiết lập, hãy đặt một con búp bê hoặc một bức tượng nhỏ nào đó vào tâm điểm của một tấm gương và thông báo với những người bạn đang tập hợp rằng cô ấy có thể trả lời nhiều câu hỏi khác nhau sẽ được thì thầm vào tai cô ấy. Chiếc gương thứ hai cần phải được giấu khỏi khán giả bằng cách nào đó, chẳng hạn như bằng cách che cửa bằng những tấm rèm đơn giản hoặc thắp sáng căn phòng bằng bức tượng nhỏ và để căn phòng thứ hai tối.

Tất nhiên, bạn không thể đương đầu với trải nghiệm này một mình - trọng tâm của tấm gương xa hơn phải là một chủ đất thông minh. Tại đây anh ta sẽ kể tất cả những gì anh ta sẽ nói vào tai nhân vật và sẽ có thể trả lời các câu hỏi được đặt ra. Và ở phòng bên cạnh, những người cha này sẽ được coi là đến từ chính nhân vật đó. Nó không khó để giải thích. Nếu nguồn âm nằm ở tiêu điểm của một gương thì sau khi phản xạ từ gương đó, sóng sẽ truyền dọc theo trục của cả hai gương và sau khi phản xạ từ gương thứ hai, chúng sẽ hội tụ tại tiêu điểm của nó.

Sẽ tốt hơn nữa nếu chủ đất có một con lăn để bạn có thể đăng câu hỏi và đưa ra đáp số. Ngoài việc thước kẻ hấp thụ âm thanh, nó còn làm biến dạng giọng nói rất nhiều và điều này tất nhiên sẽ khiến trải nghiệm trở nên hiệu quả hơn.

Kính rỗng

Hóa ra là có thể chiết xuất ra nhiều âm thanh âm nhạc khác nhau từ một chiếc cốc thủy tinh có thành mỏng và theo một cách độc đáo. Tuy nhiên, hãy tự mình đánh giá.

Bạn có thể dùng nước nóng rửa tay để loại bỏ dầu mỡ bám trên ngón tay. Nhúng ngón tay của bạn vào nước và cẩn thận di chuyển ngón tay dọc theo mép kính, liên tục làm ướt ngón tay bằng nước. Lúc đầu, kính sẽ phát ra âm thanh ọp ẹp khó chịu, nhưng sau đó, khi lau kỹ các cạnh, âm thanh sẽ trở nên du dương hơn. Bằng cách thay đổi áp lực của ngón tay, bạn có thể thay đổi âm sắc của âm thanh phát ra từ kính. Ngoài ra, cao độ còn phụ thuộc vào kích thước của kính, độ dày của thành kính và lượng vật dụng bên trong.

Xin lưu ý rằng không phải ly nào cũng có khả năng tạo ra âm thanh dễ chịu khi uống, vì vậy việc tìm kiếm một chiếc ly phù hợp có thể mất nhiều thời gian và rắc rối. Tốt nhất nên uống (và không kêu cót két) những chiếc ly thật mỏng, có hình dạng giống như một parabol đang quay, có thân dài và mỏng. Âm sắc của âm thanh có thể được thay đổi bằng cách thêm nước vào ly - càng có nhiều nước trong ly thì âm thanh sẽ càng trầm.

(Và một lưu ý nữa khi quan sát. Khi mực nước dâng lên đến giữa tấm kính, sóng sẽ xuất hiện trên bề mặt của nó do sự phối hợp của các thành kính. Sự nhiễu loạn mạnh nhất sẽ ở nơi ngón tay của bạn hiện đang đặt.)

25

Điều thú vị là trên cơ sở hiện tượng được mô tả, nhà khoa học nổi tiếng người Mỹ Benjamin Franklin (đặc biệt là người đã phát hiện ra điện khí quyển) đã tạo ra một nhạc cụ nguyên bản. Mục đích của một loạt cốc thủy tinh được mài kỹ, được khoan ở giữa, cách nhau một khoảng bằng nhau, được gắn vào một trục chung. Bên dưới chiếc hộp chứa hệ thống này có gắn một giáo viên (giống như một chiếc máy may), được xoay. Từ cái chạm đơn giản của những ngón tay ướt cho đến những chiếc cốc xoay của môi trường, âm thanh tăng cường đến mức mạnh mẽ hoặc giảm xuống thành tiếng thì thầm.

Bây giờ thật khó để tưởng tượng loại nhạc cụ tuyệt vời này, nhưng những người đã nghe nó đều đảm bảo rằng sự hài hòa trong âm thanh của nó có tác động đáng kinh ngạc đối với cả người biểu diễn và người nghe. Năm 1763, Franklin đã tặng mẫu nhạc cụ này của mình cho người phụ nữ người Anh, cô Davis. Trong vài năm, cô đã trình diễn nó ở nhiều nước châu Âu, và sau đó nhạc cụ tuyệt vời này biến mất không dấu vết.

Một tấm gương không nhầm lẫn giữa bên phải và bên trái

Lấy hai chiếc gương thông thường không có khung, đặt chúng sao cho các cạnh vuông góc với nhau, mặt gương hướng vào trong và nhìn thẳng vào góc dọc theo đường phân giác của nó. Bạn sẽ thấy hình ảnh của bạn. Sau đó nhắm một mắt lại, ví dụ như mắt phải, và hình ảnh của bạn cũng sẽ nhắm mắt phải lại; giơ tay trái lên - trong gương, tay trái của bạn cũng có vẻ giơ lên. Tại sao?

Điều này không khó hiểu. Bạn không thể nhìn trực tiếp hình ảnh của nửa bên trái của mình trong gương bên trái, vì (theo định luật phản xạ) các tia phản xạ từ nó không đi về phía bạn mà theo hướng ngược lại và trên đường đi, chúng gặp gương thứ hai, bên phải. Đây là nơi thu được hình ảnh cuối cùng của nửa bên trái của bạn, bạn sẽ thấy hình ảnh này vì gương bên phải được đặt theo cách thích hợp cho việc này. Nói cách khác, một gương “truyền” hình ảnh sang gương kia một cách không thể nhận thấy, dẫn đến không phải một phản xạ mà là hai, do đó nửa bên trái tự nhiên quay trở lại bên trái và bên phải quay sang bên phải.

Teller, hãy cố gắng tăng dần góc của gương. Đầu tiên, phần giữa khuôn mặt có mũi sẽ biến mất, sau đó chỉ còn lại một tai và ở một số góc độ, hình ảnh khuôn mặt sẽ biến mất hoàn toàn, nhưng ở một góc gần 180°, hình ảnh rõ ràng của khuôn mặt sẽ xuất hiện trong gương phẳng. Nếu bạn lại làm theo trình tự ngược lại thì mọi chuyện sẽ diễn ra ngược lại: đầu tiên, khuôn mặt bắt đầu mờ đi về chiều rộng, mũi sẽ sưng lên, dài ra, sau đó con mắt thứ ba sẽ xuất hiện trên sống mũi, và… tương tự.

Để hiểu tại sao ảnh lại hành xử như vậy, hãy thử vẽ đường đi của các tia trong hệ gương như vậy với các góc khác nhau giữa các gương.