Tôi sẽ đưa bạn đến bảo tàng

PHÒNG THÍ NGHIỆM LƯỢNG TƯ

Tôi sẽ đưa bạn đến bảo tàng

MS.DVORYANINOV

TRẺ EM SCARLET THỰC SỰ YÊU sách tranh. Hãy nhớ câu tục ngữ – thà nhìn một lần còn hơn nghe trăm lần? Nó chỉ là về minh họa sách. Các sơ đồ, sơ đồ, hình vẽ, tức là cách biểu diễn thông tin bằng đồ họa cũng có trong sách giáo khoa. Ví dụ, sách giáo khoa vật lý lớp 7 có sự kết hợp giữa khối di động và khối cố định (Hình 1). Khối cố định có tác dụng thay đổi hướng của lực (nói một cách đơn giản là để thuận tiện), khối di chuyển cho phép bạn nâng tải với lực bằng một nửa trọng lượng của tải. Sự kết hợp các khối này được gọi là pa lăng xích. Để xem mô hình của một loại máy hoặc thiết kế cụ thể, bạn có thể đến Bảo tàng Bách khoa. Ở Moscow, một bảo tàng như vậy lưu trữ hơn 200 nghìn đồ vật. Nhiều thành phố có bảo tàng khoa học giải trí. Có một bảo tàng như vậy ở thành phố Nalchik - đây là Bảo tàng Khoa học Giải trí Einstein. Tất cả các vật trưng bày của nó đều được thực hiện một cách khéo léo và đẹp mắt. Chúng ta hãy làm quen với một số trong số họ. Trong Hình 2 bên trái, hai vật nặng giống hệt nhau được nối bằng một sợi dây ở trạng thái cân bằng. Ở giữa hình khối lượng của vật nặng bên trái tăng gấp đôi

Hình 1

Hình 2

lớn hơn khối lượng của vật nặng thích hợp. Ở phía bên phải của bức tranh, chúng ta thấy ba khối. Khối lượng vật nhỏ là 1kg. Câu hỏi: Khối lượng của vật nặng hơn là bao nhiêu? Tất cả các vật nặng trong hình này đều bất động, tĩnh tại. Mô hình này thể hiện hiện tượng cân bằng và thuộc nhánh cơ học gọi là tĩnh học. Phần trình bày trong Hình 3 liên quan đến động lực học và minh họa định luật bảo toàn năng lượng. Hai cuộn dây giống hệt nhau được gắn trên một trục hình trụ nằm ngang ở bên trái và bên phải. Nếu chúng ta bắt đầu quay trục theo chiều kim đồng hồ, cả hai băng sẽ bắt đầu quấn vào các cuộn và trục sẽ nâng lên. Ở vị trí trên, tiềm năng dự trữ năng lượng của hệ cơ học này sẽ lớn nhất. Sau đó, nếu bạn thả trục ra khỏi tay, các cuộn băng sẽ bắt đầu bung ra khỏi guồng. Đĩa trung tâm sẽ bắt đầu quay ngược chiều kim đồng hồ khi di chuyển xuống dưới. Thế năng sẽ chuyển hóa thành động năng của đĩa quay. Cuối cùng toàn bộ thế năng sẽ chuyển thành động năng. Tiếp theo, đĩa ở điểm thấp nhất sẽ tiếp tục quay quanh trục của nó và cuộn băng quanh trục, sẽ bắt đầu nâng lên. Quá trình di chuyển đĩa lên xuống sẽ tiếp tục theo chu kỳ. Cuối cùng, do sự tiêu tán năng lượng, chuyển động tất nhiên sẽ dừng lại và chúng ta lại nhìn thấy bức tranh tĩnh như trong hình. Trong Hình 4, chúng ta thấy một phích cắm đa năng có thể được sử dụng để đóng một lỗ hình tam giác, tròn hoặc vuông.

Hình 3

30

KVAN T 2024/Số 9

Hình 4

Đường kính của hình tròn bằng cạnh của hình vuông. Tam giác là tam giác cân, đáy và chiều cao bằng cạnh hình vuông. Trên trang web “Toán học Etudes” (https: etudes.ru models Universal-plug), bạn có thể thấy sự chuyển động của tình trạng ùn tắc giao thông này trong không gian. Và tại Bảo tàng Nalchik, bạn có thể nhặt được chiếc nút đa năng tuyệt vời này và ngạc nhiên khi thấy chỉ riêng nó thôi cũng có thể đóng được ba lỗ khác nhau. Tổng cộng, Bảo tàng Khoa học Giải trí Einstein có khoảng 100 triển lãm hấp dẫn và 15 ảo ảnh quang học thể hiện các định luật vật lý, toán học cũng như các hiện tượng tự nhiên khác nhau. Du khách có thể chạm vào tia sét, lắp ráp một cây cầu mà không cần một chiếc đinh nào, ngồi trên một chiếc ghế khổng lồ, tự tay tạo ra một đám mây, nhìn vào kính vạn hoa khổng lồ, nhìn thế giới qua con mắt của người khác, v.v. Bạn được phép thử nghiệm và chạm vào mọi thứ trong bảo tàng! Một số triển lãm rất đơn giản, dễ hiểu đối với học sinh lớp một. Do đó, Hình 5 cho thấy một chuỗi các bánh răng được ghép nối tuần tự. Nếu bạn bắt đầu quay bánh răng đỏ cuối cùng theo chiều kim đồng hồ thì nó sẽ quay theo hướng nào?

Hình 5

Hình 6

cuối màu xanh? Điều gì sẽ xảy ra nếu không có 9 bánh răng như hình vẽ mà là n? Hình 6 cho thấy một mô hình nghiêm túc hơn. Cầm một bánh xe đạp khá lớn trên tay và quay nó, chúng ta sẽ cảm nhận được bánh xe giữ hướng của trục như thế nào. Khi quay lại, nó dường như còn sống, đang cố thoát khỏi tay bạn. Những bức ảnh sau đây cho thấy các cuộc triển lãm khác của Bảo tàng Nalchik. Hãy nhớ hoặc đoán xem mỗi người trong số họ thể hiện điều gì. Chúng tôi sẽ đưa ra lời giải thích ngắn gọn cho một số trong số họ. Một con lắc lớn (Hình 7) có thể dao động trong các mặt phẳng khác nhau.

Hình 7

31

PHÒNG THÍ NGHIỆM

“QUANTA”

Hình 8

Khi di chuyển theo chuyển động tròn, đầu của nó vẽ ra nhiều đường cong khác nhau trên bề mặt cát. Và đây là mô hình một cây cầu vòm được xây dựng mà không cần một chiếc đinh nào (Hình 8). Theo nguyên tắc này, ngày xưa, khi chưa có sàn bê tông cốt thép, người ta làm cửa sổ hình bán nguyệt trong nhà và mái vòm chùa. Chúng ta hãy xem các đường ray nằm ngang, (không giống như các đường ray thông thường!) Không song song (Hình 9). Mỗi bánh xe được gắn trên một trục hình trụ. Nếu quan sát kỹ các trục, bạn sẽ nhận thấy bán kính của các trục không đổi: trục của bánh xe lớn trở nên mỏng hơn về phía hai đầu, còn trục của bánh xe nhỏ thì ngược lại, dày lên. Dưới tác dụng của lực lăn, bánh xe lớn bên trái lăn từ trái sang phải, bánh xe nhỏ bên phải lăn từ phải sang trái. Vấn đề là khi mỗi bánh xe di chuyển dọc theo đường ray, trọng tâm của nó thực sự di chuyển xuống dưới. Sự thay đổi này gần như không thể nhận thấy bằng mắt vì sự thay đổi đường kính

Hình 9

Hình 10

mét của trục rất khó nhận biết nên góc nghiêng của mặt phẳng nghiêng đối với mỗi bánh xe là rất nhỏ. Lực lăn đủ để chuyển động có được nhờ khối lượng lớn của bánh xe. Nghịch lý: một bánh lăn từ mép trái của đường ray sang phải, còn bánh kia thì ngược lại. Triển lãm này gây ấn tượng rất mạnh mẽ. Theo Nghiên cứu Toán học, Hình 10 cho thấy cuộc triển lãm hấp dẫn nhất. Đoạn nghiêng được gắn vào một trục thẳng đứng bằng hai khớp và có thể quay quanh trục này. Trong mặt phẳng thẳng đứng có một đoạn cong có dạng hyperbol. Khi quay, đoạn này đi qua vết cắt. Vấn đề là đoạn này là một phần của đường sinh trực tuyến của hyperboloid cách mạng. Chúng tôi hy vọng rằng bây giờ mọi độc giả sẽ muốn đến thăm một bảo tàng thú vị như vậy!