PHẠM THỊ HỒNG NHUNG

KIẾN THỨC VẬT LÝ HỌC
&
ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG

Phạm Thị Hồng Nhung (sưu tầm)
TRANG 1
PHẠM THỊ HỒNG NHUNG
Ma sát của lốp xe hơi 3
Những cây cầu 4
Năng lượng con người 6
Đo huyết áp 7
Trái Đất, Mặt Trăng và thuỷ triều 9
Sức căng bề mặt và phổi 10
Động cơ xăng 12
Máy bay bay như thế nào? 14
Đi và chạy 15
Tai người và việc nghe 17
Lưỡng cực và lò vi sóng 18
Máy ghi điện tâm đồ 19
Điện giật 20
Chụp ảnh cộng hưởng từ (MRI) 21
Nghịch lí anh em sinh đôi 23
Photon và sức nhìn 24
Kính hiển vi điện tử 25
Màn hình tinh thể lỏng 26
Lưu lượng giao thông vào giờ cao điểm 27
Cơ học của các động tác quay trong vũ đạo 29
Vật Lí về không trọng lượng 33
Vật Lí và thể thao khí động lực học về vật ném 37

lốp xe tiếp xúc trực tiếp với mặt đường. Một lốp xe có khía có hệ số ma sát khô và
ướt là khoảng 0,7 và 0,4. Giá trị này nằm giữa khoảng giá trị rất lớn khi khô (0,9) và
rất nhỏ khi ướt (0,1) đối với lốp xe nhẵn.
Lý thuyết ma sát cổ điển cần được sửa đổi cho lốp xe bởi vì cấu trúc mềm dẻo
của chúng và độ dãn của cao su. Thay vì chỉ phụ thuộc hệ số ma sát giữa bề mặt
đường và lốp xe (hệ số này quyết định bởi bản chất của mặt đường và cao su của
lốp xe). Khả năng dừng tối đa cũng còn phụ thuôc vào độ bền của lốp xe với lực xé
rách khi xe thắng gấp. Khi xe thắng gấp trên đường khô, lực ma sát tạo ra có thể lớn
hơn sức bền của bề mặt lốp xe. Kết quả là thay vì chỉ bị trượt trên đường, cao su có
thể bị xé rách. Rõ ràng độ bền chống lại xé rách sẽ phụ thuộc vào lớp bố cũng như
hình dạng các khía.
Trọng lượng của xe được phân bố không đều trên diện tích tiếp xúc với mặt
đường, tạo các vùng áp suất cao thấp khác nhau (giống như khi bạn đi bộ bằng dép
mỏng trên sỏi). Độ bền chống xé rách sẽ
lớn hơn ở vùng có áp suất cao hơn.
Hơn nữa, kích thước của diện tích
tiếp xúc là rất quan trọng bởi vì lực đẩy là
động hơn là tĩnh tức là nó thay đổi khi
bánh xe lăn. Diện tích tiếp xúc càng lớn,
lực đẩy càng lớn. Do đó, với cùng tải và
trên cùng bề mặt khô, lốp xe rộng hơn sẽ
có lực đẩy tốt hơn, làm xe có khả năng
dừng tốt hơn.
Khi bạn đi mua lốp xe, hãy suy nghĩ
về điều kiện thời tiết và chất lượng mặt đường, cũng như vận tốc bạn lái xe. Nếu bạn
lái xe trên đường tốt, bạn chỉ cần lốp xe có khía vừa phải. Nếu bạn lái xe trên đường
bùn hay tuyết, bạn cần lốp xe thiết kế cho các điều kiện này.
TRANG 3
PHẠM THỊ HỒNG NHUNG
Xe đua chạy trên đường siêu tốc được trang bị lốp rộng, nhẵn gọi là “lốp tăng

thế kỷ 20 là những cầu giàn thép, đặc biệt đối với
các nhịp từ 200 đến 400m.
Các khoảng cách dài hơn có thể đạt được
bởi cầu vòng cung. Thiết kế cơ bản của cầu vòng
cung đã được hoàn thiện từ nhiều thế kỷ trước bởi
người La Mã. Bí mật của cầu vòng cung là trọng
lượng của nó và của tải đều là lực nén, điều này
cho phép dùng đá làm vật liệu xây dựng. Một vài
cây cầu đá làm từ thời La Mã đến nay vẫn con
đứng vững. Thiết kế của vòng cung tạo ra một lực
hướng xuống và ra mép đáy vòng cung. Một cầu
vòng cung xây dựng đúng đắn có thề dài hàng
trăm mét. Ví dụ, cầu vòng cung thép băng qua
vịnh Sydney (Úc) dài 503m và cầu trên sông
Gorger ở Đông Virginia (Mỹ) dài 518m. Cả hai cầu
TRANG 4
PHẠM THỊ HỒNG NHUNG
thép này dùng giàn thép gia cố trên vòng cung cơ bản. Nhịp cầu lớn nhất cho cầu
vòng cung thép đã được ước tính là vào khoảng 900m.
Hình P.202 - Một cầu vòng cung chống đỡ tải của nó bằng cách truyền các lực
nén tới trụ chống. Cầu trên quốc lộ 1 ở California được tựa vào vách đá.
Những nhịp cầu dài nhất đạt được với những cầu treo, treo bằng những dây
cáp thép giữa những trụ cao. Đầu dây cáp được neo trên bờ bên kia bằng các chỗ
neo bằng bêtông cứng. Nhờ có tỉ số sức bền trên trọng lượng lớn, cầu treo có thể
làm dài hơn các loại cầu khác. Cầu Askashi-Kaikyo ở Nhật là cầu có nhịp dài nhất
trên thế giới, với khoảng cách 170m giữa các trụ.
Các cầu treo ngày nay dựa nhiều vào các nhà thiết kế của cầu Brooklyn, John
Roebling và con trai là Washington Roebling. Vào năm 1866 Roebling Bố, người đã
đi tiên phong trong việc xoắn dây từ đầu neo này đến đều neo kia qua đỉnh của cột,
nhận nhiệm vụ thiết kế và xây dựng một cây cầu nối Brooklyn và Mahattan. Ba năm

Thực phẩm bạn ăn là nhiên liệu cung
cấp năng lượng cho bạn tồn tại và làm việc.
Các chất xúc tác, gọi là các enzyme, cho
phép đốt cháy nhiên liệu này ở nhiệt độ cơ
thể, biến đổi năng lượng hoá học thành
nhiệt và năng lượng khác. Nếu bạn nạp vào
quá nhiều nhiên liệu, một phần năng lượng
sẽ được lưu trữ trong khối lượng cơ thể và
bạn sẽ tăng cân. Nếu bạn nạp vào quá ít
năng lượng, bạn sẽ giảm cân. Do đó, nếu
bạn muốn duy trì cân nặng, năng lượng bạn
nạp vào phải bằng năng lượng cơ thể bạn
sử dụng. Sự cân bằng năng lượng này đôi
khi được gọi là năng lượng đủ sống.
Ở mọi nơi trên thế giới, năng lượng đều được đo bằng Jun. Calori là đơn vị
dùng phổ biến để đo năng lượng thưc phẩm. Không có gì ngạc nhiên là năng lượng
đủ sống phụ thuộc vào trọng lượng cơ thể và mức độ hoạt động. Hình B 3.1 trình
bày năng lượng đủ sống phụ thuộc vào khối lượng cơ thể. Đường biên dưới ứng với
người ít hoạt động. Đường biên trên ứng với người rất hoạt động. Ở Mỹ hầu hết mọi
người nạp vào khoảng 2000 đến 3000 Calori mỗi
ngày.
Hầu hết năng lượng thực phẩm đưa vào chỉ để
làm cơ thể tồn tại và giữ ấm. Khi bạn nằm yên trên
giường, cơ thể bạn dùng năng lượng ít nhất, năng
lượng trung bình dùng trong điều kiện đó, gọi là tốc độ
trao đổi chất cơ bản, là khoảng 1400 Calori mỗi ngày
cho phụ nữ và 1600 Calori cho đàn ông. Tốc độ này
ứng với công suất trung bình khoảng 75W. Hầu hết
các năng lượng nạp vào dùng để taí tạo tế bào. Năng
lượng tiêu phí nhả ra dưới dạng nhiêt để duy trì nhiệt

Đi xe đạp (10km/h) 47 197,000
Đi xe đạp (18km/h) 81 339,000
Bơi (ếch) 72 301,000
Bơi (sấp) 87 364,000
Thể dục mềm dẻo 49 205,000
Tennis 68 285,000
Bóng ném 95 398,000
Trượt tuyết (xuống dốc) 95 398,000
Trượt tuyết (đường bằng) 108 452,000
Trượt băng (vừa phải) 54 226,000
Chèo xuồng 70 293,000
Leo núi 100 420,000
Golf 54 226,000
Đo huyết áp
Hầu như mỗi khi bạn đi kiểm tra sức khỏe, người ta đo huyết áp của bạn. Đó là
một việc làm thông dụng nhất của ngành y. Người ta quấn một băng quanh tay bạn,
bơm hơi căng, rồi lắng nghe qua ống nghe đặt vào tai trong khi nhả hơi ra từ từ.
Chuyện gì xảy ra khi người ta đo huyết áp?
Trái tim là một bắp thịt lớn, chịu trách nhiệm bơm máu đi khắp cơ thể. Máu từ
cơ thể quay về qua tĩnh mạch về ngăn bên phải tim. Tim bơm máu này qua phổi.
Phổi lấy khí dioxit cacbon ra khỏi máu và cấp oxy vào máu. Ngăn bên trái tim nhận
máu giàu oxy từ phổi và bơm nó đi khắp cơ thể qua động mạch. Máu chảy từ động
mạch đến tĩnh mạch qua các mao mạch.
Y học quan tâm đến áp suất trong hai hoạt động của quả tim: huyết áp Tâm
Thu, khi trái tim co lại; và huyết áp Tâm Trương, khi tim nghỉ giữa hai nhịp đập. Hoạt
động bình thường của trái tim làm cho huyết áp dao động giữa hai giá trị này. Giá trị
TRANG 7
PHẠM THỊ HỒNG NHUNG
cao hay thấp bất thường của huyết áp có thể chỉ ra tình trạng bệnh tật vơí mức độ
nghiêm trọng khác nhau.

giá trị bình thường cho người khoẻ mạnh.
Số đo thực hiện bằng kỹ thuật này có thể thăng giáng tuỳ theo cách quấn băng
cũng như việc ước lượng điểm tại đó âm thanh thay đổi. Tình trạng của áp kế, kích
thước của tay và tốc độ băng được bơm hơi và nhả hơi cũng có thể có ảnh hưởng.
Hình P.402 so sánh áp huyết đo trực tiếp từ động mạch vơí áp huyết đo gián tiếp
bằng máy đo huyết áp.
Hình P.401 Đo huyết áp bằng maý đo huyết áp. Âm thanh nghe được trong
cánh tay xảy ra khi áp suất trong băng giảm xuống dươí áp suất tâm thu và áp suất
tâm trương.
TRANG 8
PHẠM THỊ HỒNG NHUNG
MỘT SỐ TỪ TRONG TIẾNG ANH VỀ TIM MẠCH và
HUYẾT ÁP
Sphygmomameter cuff băng của máy đo huyết áp
Inflation bulb bóng bơm hơi
artery động mạch
Diastolic pressure áp huyết tâm trương
systolic pressure áp huyết tâm thu
cuff pressure áp suất trong băng
Arterial pressure pulses xung áp suất động mạch
Intraarterial pressure áp huyết trong động mạch
cuff pressure áp huyết trong băng
ventricle tâm thất
auricle tâm nhĩ
mitral valve van hai lá
tricuspid van ba lá
aorta động mạch chủ
pulmonary veins tĩnh mạch phổi
pulmonary artery động mạch phổi
Trái Đất, Mặt Trăng và thuỷ triều

quanh trục của nó nhanh
hơn Mặt Trăng quay xung
quanh Trái Đất, và bởi vì ma
sát giữa nước biển và đáy
biển, Trái Đất kéo cực đại
thủy triều đi trước vị trí tính
toán của cực đại này (Hình
P.502). Vị trí bất đối xứng
của các cực đại này so với
đường nối tâm Trái Đất và
Mặt Trăng tạo ra một
moment lực tác dụng lên
Mặt Trăng. Moment lực này làm tăng moment xung lượng của Mặt Trăng. Theo định
luật III Newton, một moment lực với cùng độ lớn sẽ tác động lên Trái Đất làm nó
quay chậm lại.
Mặc dù tổng moment xung lượng của hệ Mặt Trăng - Trái Đất là bảo toàn,
moment xung lượng được truyền từ Trái Đất sang Mặt Trăng. Cơ năng toàn phần
giảm do kết quả ma sát của thủy triều. Hệ quả là ngày sẽ dài ra vì Trái Đất quay
chậm lại, và tuần trăng sẽ ngắn lại do Mặt Trăng quay nhanh lên. Do sự tăng của
vận tốc, và do đó năng lượng, khoảng cách giữa Mặt Trăng và Trái Đất sẽ tăng lên.
Các hiệu ứng này đã được đo: độ dài của ngày đang tăng dần với tốc độ 20ms mỗi
năm, và Mặt Trăng đang đi xa khoảng 3cm mỗi năm. Các tính toán chỉ ra rằng Mặt
Trăng sẽ tiếp tục đi xa Trái Đất cho đến khi nó đạt khoảng cách khoảng 75 lần bán
kính Trái Đất. Khi đó độ dài của ngày trên Trái Đất sẽ bằng tuần trăng, và Trái Đất và
Mặt Trăng sẽ quay cùng tốc độ. Khi đó Trái Đất sẽ luôn luôn quay một mặt về phía
Mặt Trăng, giống như Mặt Trăng hiện nay chỉ luôn luôn hướng một mặt về Trái Đất.
Hình P.502 - Cực đại thuỷ triều xảy ra trước đường nối tâm Trái Đất và Mặt
Trăng vì sự quay của Trái Đất. Hình nhìn từ trên cực xuống (kích thước thuỷ triều đã
phóng đại cho dễ nhìn.)
Sức căng bề mặt và phổi

các tuí khí lớn và nhỏ vẫn có thể tồn tại cân bằng.
Kết quả thực nghiệm chứng tỏ rằng sự biến thiên của
sức căng bề mặt với diện tích cũng giải thích một hiện
tượng khác trong phổi. Nếu bạn hít một hơi dài rồi thả lỏng
cơ ngực, không khí sẽ bị đẩy ra khỏi phổi. Một lý do của
điều này là tính đàn hồi của các mô làm phổi co lại và ép
hơi ra. Tuy nhiên, thí nghiệm đã chứng tỏ rằng chỉ có tính
đàn hồi của phổi không đủ để giải thích hiện tượng mà lý
do chính của hiện tường này là do sức căng bề mặt trong
phế nang, làm cho chúng co lại và đầy hơi ra. Hơn nữa,
hiệu ứng này phụ thuộc vào chất mà sức căng bề mặt tăng
cùng vơí diện tích, nếu không xu hướng đẩy hơi ra khi phổi
đã xẹp xuống sẽ yếu hơn nhiều.
Việc thở bình thường chỉ có thể có được khi trong phổi có đủ chất bề mặt và có
sức căng bề mặt thích đáng. Nếu sức căng bề mặt lớn hơn bình thường sẽ khó thở,
nếu sức căng bề mặt thấp hơn bình thường xu hướng đẩy hơi ra khi phổi xẹp xuống
sẽ giảm. Vài trẻ em sơ sinh, đặc biệt là những trẻ thiếu tháng, không có đủ chất bề
mặt làm cho phổi khó nở ra. Nếu không dược chữa trị tức thời, những em bé này sẽ
chết ngay sau khi sinh vì thiếu oxy. Tình trạng này được gọi là hội chứng suy hô hấp.
Hình P.601 - Mô hình bằng nhựa của đường dẫn không khí trong phổi. Các
đường tận cùng bằng các phế nang.
Hình P.602
(a) Hai bong bóng xà phòng bán kính khác nhau nối qua một ống
(b) Khi van mở ra, bong bóng lớn hơn sẽ phình to trong khi bong bóng nhỏ
co lại.
TRANG 11
PHẠM THỊ HỒNG NHUNG
Động cơ xăng
Các quảng cáo xe hơi mới thường nhấn mạnh sự gia tăng hiệu suất động cơ.
Quả thật là, trong những năm qua đã có những cải thiện thực sự trong việc tăng hiệu

Nicholas Otto(1831-
1891) đề nghị. Chu trình
Otto bắt đầu tại điểm A
trên giản đồ PV của
(Hình P.702b). Thể tích
tăng ở áp suất không
đổi đến điểm B khi
piston đi xuống trong kỳ hút. Trong kỳ nén chất khí được nén đoạn nhiệt đến điểm C.
Việc đánh lửa làm cho khí thay đổi đẳng tích đến điểm D có nhiệt độ và áp suất cao
hơn, rồi đi theo đường đoạn nhiệt đến điểm A trong kỳ sinh công. Việc mở van xả
làm cho áp suất giảm đẳng tích xuống điểm B, và tiếp đó là sự giảm thể tích ở áp
suất không dổi khi piston di chuyển trong kỳ xả.
TRANG 12
PHẠM THỊ HỒNG NHUNG
Công sinh ra bằng diện tích bao trong chu trình B-C-D-E-B. So sánh chu trình
Otto với chu trình Carnot hoạt động cùng giữa hai nhiệt độ sẽ thấy hiệu suất của chu
trình Carnot cao hơn chu trình Otto. Chu trình Otto lại có hiệu suất lớn hơn chu trình
thực của động cơ. Động cơ xăng thực tế chỉ có hiệu suất khoảng 20-25%, khoảng
bằng một nửa giá trị tính theo chu trình Otto.
Trong những năm gần đây, các nhà thiết kế đã chế tạo các xe hơi hiệu suất cao
hơn. Các cảm biến điện tử được lắp đặt để điều khiển việc xả, và việc máy tính kiểm
soát hỗn hợp không khí nhiên liệu nay đã phổ biến. Các tiến bộ khác như đốt sạch,
nạp nhanh, nhiều van và động cơ nhôm đã được dùng để tăng hiệu suất động cơ,
các phát triển trong tương lai không nghi ngờ gì nữa sẽ bao gồm việc máy tính kiểm
soát quá trình đốt và kiểm soát bằng điện tử việc truyền năng lượng giữa động cơ và
các bánh xe trong mọi tình huống
Hình P.701 - Chu kỳ hoạt động của động cơ bốn thì. Pít-tông đi xuống và đi lên
hai lần trong mỗi chu kỳ.
Hình P.702 - Giản đồ cho:
(a) - Động cơ xăng thực

cánh máy bay cũng làm cho các đường
dòng dày hơn ở phía trên, giống như
trong đường ống bị hẹp lại. Kết quả là
vùng khí ngay phía trên cánh sẽ có áp
suất nhỏ hơn vùng khí phía dưới cánh.
Bởi vì lực ép từ trên xuống nhỏ hơn lực
ép từ dưới lên, một lực nâng xuất hiện.
Chú ý là để có lực nâng cần có dòng khí
chuyển động tương đối so với cánh. Điều
này ứng với hoặc là cánh chuyển động
qua không khí đứng yên hay không khí
chuyển động qua cánh đứng yên.
Bạn có thể thấy hiệu ứng này bằng
cách lấy 1 tờ giấy khoảng 10x15cm. Giữ
mép giấy gần miệng và thổi mạnh ở
phía trên tờ giấy (Hình P.803). Chuyển
động của dòng không khí phía trên tờ
TRANG 14
PHẠM THỊ HỒNG NHUNG
giấy làm tờ giấy nâng lên. Hiệu ứng này cũng giống như hiệu ứng nâng cánh máy
bay. Thêm vào đó, góc đụng, hay độ nghiêng của cánh đối với dòng khí, có thể được
thay đổi để làm tăng lực nâng. Nếu mép trước của cánh cao hơn mép sau, lực
không khí tác dụng vào phía dưới cánh sẽ nhiều hơn phía trên cánh. Trong trường
hợp này lực nâng xảy ra ngay cả với cánh phẳng. Tuy nhiên, nếu góc đụng quá lớn,
dòng sẽ chuyển động xoáy và hiệu áp suất không còn nữa. Nếu xoáy lớn, máy bay
sẽ chòng chành.
Nói chung, khi dòng khí qua cánh tăng, cả lực nâng và lực kéo (lực cản) đều
tăng. Cánh máy bay được thiết kế sao cho phi công có thể thay đổi hình dạng cánh
trong khi bay, tạo ra lực nâng lớn hơn ở tốc độ thấp khi cất cánh và hạ cánh và giảm
bớt lực kéo khi lượn. Trong khi cất cánh và hạ cánh, các cánh phụ được mở ra sau

giá trị gần đúng về chu kỳ dao động tự do của
chân. Bạn có thể tự làm thí nghiệm để kiểm tra
TRANG 15
PHẠM THỊ HỒNG NHUNG
giá trị này. Hãy đứng lên và lắc chân theo chiều trước sau một cách tự do. Đừng cố
gắng dùng sức. Sau khi chân bạn dao động tự do, đếm số lần dao động trong
khoảng 10 giây và tính chu kỳ. So sánh giá trị bạn đo được với giá trị tính theo biểu
thức. Để xác định chiều dài chân của bạn đo từ xương hông xuống. Chúng ta có thể
dùng mô hình này để ước tính nhịp đi của một người. Chúng ta giả sự rằng nhịp đi
tự nhiên là nhịp đi đòi hỏi ít sức lực nhất – nhịp đi với chu kỳ tìm được ở trên. Trong
gần đúng đầu tiên chúng ta giả sử là chiều dài của bước chân tỉ lệ với chiều dài của
chân. Thời gian của một bước là một nửa chu kỳ ở trên. Vận tốc v do đó sẽ phụ
thuộc vào chiều dài chân.
Phương trình này dự đoán là người có chân dài hơn sẽ đi nhanh hơn. Dự đoán
này rút ra trên cơ sở mô hình về tiêu thụ năng lượng cực tiểu và mô hình rất dơn
giản của chân. Tuy nhiên, dự đoán này rất phù hợp với kinh nghiệm thông thường.
Khi một người chạy, mô hình của chúng ta buộc phải có thay đổi quan trọng.
Trong khi chạy, chân không dao động tự do mà chịu một Moment lực quanh diểm O.
Moment lực này là kết quả của lực F do bắp thịt tác dụng. Lực này gần đúng tỉ lệ với
tiết diện cơ. Nếu chúng ta giả thiết là, đối với những người có kích thước khác nhau,
tỉ lệ tương dối của chân là như nhau, và do đó lực F, sẽ phụ thuộc vào bình phương
của chiều dài L. Moment lực tỉ lệ với tích của F và L:
Moment quán tính I tỉ lệ với khối lượng nhân với bình phương chiều dài. Một
lần nữa chúng ta giả thiết rằng tất cả các chân có cùng tỉ lệ, tức là chiều rộng và
chiều dày tỉ lệ với chiều dài. Khi đó khối lượng tỉ lệ với lập phương chiều dài:
Có thể chứng minh rằng chu kỳ T của một thành dài L dao động chịu một
Moment lực sẽ phụ thuộc vào Moment lực và Moment quán tính
Thay giá trị của I và t vào, ta có
Vận tốc sẽ tỉ lệ với tần số nhân với chiều dài bước chân
TRANG 16

–12
m. Đây quả thật là một sự dịch chuyển rất nhỏ; nó cỡ gần
bằng 1/100 của đường kính phân tử oxigen cấu tạo nên không khí. Không nghi ngờ
gì nữa, màng nhĩ của bạn rất nhạy để có thể đáp
ứng được một sự thăng giáng nhỏ như vậy.
Trái lại, âm thanh quá lớn có thể gây đau đớn,
ví dụ 120dB hay lớn hơn, có biên độ khoảng 3x10
-
6
m. Dầu giá trị này lớn hơn biên độ của âm thanh
nhỏ nhất, nó vẫn còn khá nhỏ. Nếu một tờ giấy dày
cỡ này, 400 trăm tờ giấy mới dày cỡ 1mm.
Hình P.1002 trình bày sơ đồ tai. Ống tai ngoài
tác động như một bộ khuếch đại đối với một số tần
số. Hãy xét ống tai như một ống bịt một đầu bởi
màng nhĩ. Chúng ta đã biết sự cộng hưởng của
TRANG 17
PHẠM THỊ HỒNG NHUNG
những ống như vậy. Chiều dài trung bình của ống tai là khoảng 2,5cm, do đó tần số
cộng hưởng sẽ vào khoảng 3400Hz. Trong hình cho thấy sự tăng của độ nhạy trong
miền cộng hưởng này. Thật là lý thú nếu để ý rằng đây cũng là tần số của tiếng khóc
trẻ sơ sinh. Tuy nhiên, vùng này hơi cao hơn dải tần số của tiếng nói người lớn, chủ
yếu nằm trong miền 500-2000Hz. Các máy trợ thính thụ động không cần pin đã
được thiết kế để dịch chuyển miền cộng hưởng này xuống dải tần số của tiếng nói
người lớn. Bắt đầu vào tuổi thanh niên, độ nhạy của tai người giảm dần cả về dải tần
số và ngưỡng nghe. Một đứa trẻ có thể nghe âm thanh có tần số 40kHz. Vào tuổi
thanh niên giới hạn trên này giảm xuống cỡ 10kHz và từ đó tiếp tục giảm khoảng
160Hz mỗi năm. Đối với người 50 tuổi, giới hạn trên 10
-15
kHz là điển hình.

sóng ánh sáng, có thể truyền qua, phản xạ hay hấp
thụ. Vi sóng dễ dàng truyền qua không khí, thuỷ tinh,
giấy và nhiều loại nhựa. Vi sóng bị phản xạ trên kim
loại, nhưng bị hấp thụ bởi nước, chất béo và đường. Trong hầu hết các thức ăn vi
sóng đi vào khoảng 2 đến 4 cm. Khi nó đi vào, nó bị hấp thụ, làm toả ra nhiệt do sự
phá vỡ liên kết giữa các phân tử khi các phân tử nước đổi hướng quá nhanh.
TRANG 18
PHẠM THỊ HỒNG NHUNG
Lò vi sóng có thể nấu nhanh chóng là vì vi sóng đi xuyên qua lớp ngoài của
thức ăn và nung nóng ngay bên trong lòng thức ăn. Trong lò thông thường, năng
lượng chỉ truyền tới bề mặt thức ăn. Bởi vì vi sóng phản xạ ở thành bên trong của lò,
nó có thể tạo thành sóng dừng trong lò, tương tự như sóng âm tạo thành sóng dừng
trong ống. Các nút và bụng của sóng dừng sẽ làm cho thức ăn chín không đều. Hiệu
ứng này được giảm bớt bằng cách dùng cac cánh quạt (bộ khuấy) để làm tan sóng
đứng và bằng cách quay mâm đựng thức ăn. Thức ăn đựng trong hộp kim loại sẽ
không nấu được vì vỏ kim loại ngăn không cho vi sóng vào bên trong.
Cần cẩn thận khi dùng lò vi sóng. Công suất của lò vi sóng khoảng 500W, đủ
cao để gây cháy. Tuy nhiên, một mức năng lượng vi sóng rất thấp không đủ để nấu
có thể gây nguy hiểm cho người. Do đó, các tiêu chuẩn chặt chẽ đã được đề ra
nhằm hạn chế bức xạ có thể thoát ra từ lò vi sóng. Ở Mỹ tiêu chuẩn này qui định ở
khoảng cách 2cm từ cửa lò mật độ năng lượng bức xạ không được vượt quá
1mW/cm
2
. Các nghiên cứu đã chứng tỏ rằng ở mức từ 0,1 đến 1,0 mW/cm
2
không
gây nguy hiểm rong khoảng thời gian 8 giờ. Để an toàn, một vỏ đóng kín bảo đảm
cho bức xạ không thoát ra khỏi lò. Thêm vào đó, điện tự ngắt khi bạn mở cửa lò, để
cho phép bạn thấy bên trong lò, hầu hết các lò vi sóng có một cửa sổ bằng lưới kim
loại. Lưới này là không trong suốt với bước sóng dài nhưng có thể cho ánh sáng đi

TRANG 19
PHẠM THỊ HỒNG NHUNG
P.1301b). Ngay sau khi khử cực, cơ quay về trạng thái ban đầu và phân cực trở lại
(Hình P.1301c). Chuỗi thay đổi này được gọi là điện thế hoạt động. Trong khoảng mili
giây của thế hoạt động, cơ bắt đầu co. Hiệu điện thế ứng với thế hoạt động khoảng
100mV (Hình P.1302). Kết quả của các hoạt động này là một xung điện xảy ra với
mỗi nhịp tim, cũng như sự co của bât cứ cơ nào khác. Điện thế liên kết với cơ tim có
thể ghi nhận từ bên ngoài (Hình P.1303). Hiệu điện thế bên ngoài tiêu biểu cỡ 1mV.
Do sự co cơ của bất cứ bắp thịt nào cũng tạo ra các xung tương tự, điện tâm đồ
thường được ghi với bệnh nhân nằm bât động.
Điện thế hoạt động cũng xảy ra khi có hoạt động thần kinh. Do đó, hoạt động
điện của não có thể ghi lại theo cách cơ bản giống như đã làm với tim. Ở bề mặt da
đầu tín hiệu này chỉ có độ lớn cỡ 50mV. Do đó, để ghi được sóng não, các hoạt động
cơ phải bị cấm, bởi vì tín hiệu ghi nhận từ các cơ có thể lớn hơn hai mươi lần từ
não. Hình ảnh ghi được của sóng não gọi là điện não đồ.
Điện giật
Điện giật là mối nguy gắn liền với mọi thiết bị điện. Sự nguy hiểm này không
phải chỉ có ở những đường dây cao thế. Nhiều
người đã bị điện nhà 220V giật chết hay là chỉ bởi
tiếp xúc với các thiết bị điện công nghiệp có điện
thế 40-50V.
Đại lượng quan trọng trong điện giật không
phải là điện thế, mà là cường độ dòng điện đi qua
cơ thể (Hình P.1501). Do đó bất kỳ thiết bị điện
nào dùng điện nhà cũng có thể cung cấp một dòng
nguy hiểm. Dòng điện có thể xác định bằng định
luật Ohm, nhưng do điện trở của người thay đổi
một cách đáng kể, khó có thể đưa ra giá trị chính
xác của điện thế nguy hiểm. Ví dụ điện trở hiệu
dụng của cơ thể người phụ thuộc nhiều vào diện

painfuf shock xôc đau
muscle paralysis liệt cơ
severe shock sốc nghiêm trọng
breathing stops ngưng thở
severe burns cháy
Chụp ảnh cộng hưởng từ (MRI)
Trong hai thập kỷ vừa qua một cuộc cách mạng đã xảy ra trong chụp ảnh chẩn
đoán y học. Nhiều phương pháp mới đã được phát triển để nhìn sâu vào cấu trúc cơ
thể mà không cần phẫu thuật hay dùng bức xạ ion hóa. Một trong những phương
pháp tốt nhất là chụp ảnh cộng hưởng từ (MRI - Magnetic Resonance Imaging).
Hạt nhân của nguyên tử hydro(proton) có
moment lưỡng cực từ, khi các proton này đặt trong từ
trường đều, hầu hết các moment từ này sẽ xếp theo
hướng của từ trường vì đó là trạng thái có năng
lượng cực tiểu. Khi đó nếu proton chịu tác dụng của
sóng điện từ tần số cao ở tần só cộng hưởng một số
sẽ bị kích thích lên trạng thái năng lượng cao hơn
tương ứng với trạng thái xếp ngược chiều từ trường.
Khi đó, năng lượng của sóng tới bị hấp thụ cộng
hưởng. Chính do sự hấp thụ cộng hưởng này mà
phương pháp này có tên là chụp ảnh cộng hưởng từ.
Khi một vật chứa các nguyên tử Hydro đặt trong từ trường tần số cộng hưởng
của mỗi hạt nhân Hydro phụ thuộc vào trường tác dụng lên nó. Nếu trường không
đều, mà biến đổi tăng dần(gọi là gradient từ trường), thì tần số cộng hưởng sẽ phụ
thuộc vào vị trí của hạt nhân trong trường. Do đó tín hiệu cộng hưởng từ sẽ cho
thông tin về vị trí của các moment từ hạt nhân. Nếu sự tăng của từ trường được
kiểm soát chặt chẽ, thì chúng ta sẽ thu được hình ảnh về mật độ của các nguyên tử
Hydro ở trong vật.
TRANG 21
PHẠM THỊ HỒNG NHUNG

đựọc dùng để thu tín hiệu. Dùng đúng
cuộn có thể cải thiện độ phân giải của
ảnh. Ví dụ, một số cuộn đặc biệt được
dùng để thu ảnh của đầu người.
Với cường độ từ trường điển hình
cỡ 1 Tesla, tần số cộng hưởng từ nằm trong dải sóng ngắn, 108Hz. Bởi vì năng
lượng của sóng này rất nhỏ, MRI là an toàn hơn nhiều so với tia X, vì tia này có thể
phá vỡ liên kết hóa học trong cơ thể.
Hình P.1604 - Ảnh chụp bộ não của người bình thường và của bệnh nhân tâm
thần phân liệt
Phương pháp MRI làm lộ rõ cấu trúc khác nhau giữa não bộ của một người lớn
trưởng thành bình thường(bên trái) và não bộ của một bệnh nhân tâm thần phân liệt
(bên phải). Não của bệnh nhân tâm thần phân liệt có vùng não thất phình to có thể
nhìn thấy ở vùng màu xám nhạt trên hình. Tuy nhiên, không phải tất cả mọi bệnh
nhân tâm thần phân liệt đều có dấu hiệu không bình thường này.
TRANG 22
PHẠM THỊ HỒNG NHUNG
Nghịch lí anh em sinh đôi
Một điểm hấp dẫn của thuyết tương đối là nghịch lí anh em sinh đôi. Vấn đề
này đươc phát biểu một cách đơn giản. Tưởng tượng có 1 cặp sinh đôi giống hệt
nhau, một là nhà khoa học và một là phi hành gia. Phi hành gia đi tàu vũ trụ lên thăm
một ngôi sao. Anh ta đi với vận tốc 0,99c
trong một chuyến bay kéo dài 35 năm, theo
đồng hồ trên Trái Đất.
Thời gian trong phi thuyền trôi chậm
hơn so với trên Trái Đất. Khi phi hành gia
quay về, anh ta sẽ trẻ hơn người em sinh đôi
ở nhà:
Trong đó là khoảng thời gian đối với
phi hành gia và là khoảng thời gian của

thấy sự khác biệt.
Hình P.1701 - Thiên hà Centaurus A ở khoàng cách từ 10 đến 28 triệu năm ánh
sáng, Nếu bạn có thể đi quãng đường 10 triệu năm ánh sáng với vận tốc 0,99c ,
cuộc hành trình đối với bạn dài 1,4 năm triệu năm. Nếu bạn có thể chuyển động với
vận tốc 0,999999999999c, chuyến bay chỉ mất 14 năm.
Photon và sức nhìn
“Chúng ta có thể thấy ánh sáng
yếu tới mức nào?” Nói cách khác,
“Số photon tốí thiểu là bao nhiêu trên
võng mạc để chúng ta nhận ra được
nháy sáng?”. Chúng ta thấy một
nháy sáng khi các thụ thể nhạy sáng
trong võng mạc được kích thích. Có
hai lọai thụ thể, hình que và hình
nón, mỗi loại có một phân tử nhạy
sáng riêng gọi là sắc tố thị giác(Hình
P.1801). Thụ thể hình nón chịu trách
nhiệm về hình ảnh màu và nằm chủ
yếu ở điểm vàng, vùng nhạy sáng
nhất. Thụ thể que nhiều hơn chủ yếu
nằm ngoài điểm vàng. Chúng không
truyền thông tin về màu, nhưng nhạy
sáng hơn thụ thể nón. Chú ý rằng
võng mạc của người theo một nghĩa
nào đó là hơi bị ngược. Các thụ thể
nằm ở phía sau của võng mạc, ở
phía xa hướng ánh sáng tới. Để ánh
sáng đến được các thụ thể nó phải đi qua phần lớn võng mạc, chủ yếu là các tế bào
trong suốt.
Câu trả lời cho câu hỏi ban đầu của chúng ta được được cung cấp bằng thực

kích thích ngẫu nhiên bằng nhiệt này.
Kính hiển vi điện tử
Kính hiển vi điện tử đầu tiên được chế tại chỉ vài năm sau khi khám phá ra
electron vận tốc cao có bước sóng nhỏ hơn bước sóng
của ánh sáng. Nhờ bước sóng nhỏ, kính hiển vi điện tử có
độ phân giải cao hơn nhiều so với kính hiển vi quang học.
Chùm electron co thể được hội tụ nhờ điện trường hay từ
trường thích hợp. Ví dụ, từ trường của solenoid tác dụng
giống như một thấu kính
hội tụ đối với electron
(Hình P.1901). Trong kính
hiển vi điện tử truyền qua (Transmission Electron
Microscopes –TEM) , một chùm electron năng
lượng cao hội tụ bởi thấu kính từ chiếu lên mẫu rồi
đi qua vật kính từ, vật kính này tạo nên một ảnh
trung gian. Một thấu kính chiếu electron phóng đại
một phần của ảnh trung gian để tạo thành ảnh cuối
cùng, ảnh này có thể xem trên màn huỳnh quang
hay ghi trên kính ảnh. Giống như đối với kính hiển vi
quang học, độ khuếch đại toàn phần là tích của độ
khuếch đại của vật kính với độ khuếch đại của thấu
kính chiếu. Bằng cách lựa chọn đúng dòng của các
thấu kính từ độ khuếch đại toàn phần có thể đạt tới
200000X. Các thiết bị hiện đại có thể có độ phân
giải nhỏ hơn 0,5nm.
Kính hiển vi điện tử quét(Scanning Electron
Microsopes-SEM), được dùng rộng rãi vào thập niên
70 và 80, hoạt động khác với TEM về nguyên tắc.
Trong kính hiển vi điện tử quét một chùm điện tử mảnh quét qua bề mặt của vật cần
khảo sát. Khi chùm quét qua mẫu, electron tới(electron sơ cấp) làm bật ra các