Tất cả bài
Cơ học
- Bánh xe vali lệch 90° tự quay về đúng hướng sau vỏn vẹn 16 centimet
Bánh xe đẩy xoay quanh một trục đặt trước điểm chạm đất một đoạn d. Với d = 5 cm, góc lệch 90° tụt còn 5° sau đúng 15,7 cm
- Ba gram bụi trên cánh quạt trần, 247 gam lực lắc trên đầu bạn
Ba gram bụi bám lệch cách trục 60 cm, quạt quay 350 vòng/phút: lực lắc 2,42 N
- Cân hiệu chỉnh ở Paris mang về Hà Nội đọc thiếu 232 gram trên mỗi 100 kg
g ở cực là 9,8322 m/s², ở xích đạo 9,7803
- Chạy 1 km tốn đúng chừng ấy calo — dù bạn chạy nhanh hay chậm
Chi phí chạy bộ gần như là một hằng số: 3,6 J cho mỗi kg cơ thể trên mỗi mét, tức khoảng 1 kcal cho mỗi kg trên mỗi kilômét. Cùng 5 km ấy, chạy 14 km/h hay 8 km/h vẫn cùng một hoá đơn
- Chồng sách nhô ra khỏi mép bàn: bốn cuốn là đã vượt một thân sách
Bốn cuốn sách xếp khéo nhô ra 1,04 lần chiều dài một cuốn
- Con lắc nón: 60 vòng/phút luôn cho đúng 24,85 xentimét
Quay một quả nặng trên dây thành hình nón: chiều cao từ điểm treo xuống mặt phẳng quay chỉ phụ thuộc số vòng/phút
- Con lật đật: 40 gam chì đổi dấu mọi cú nghiêng
Thân đồ chơi 80 g có trọng tâm cao 6,0 cm
- Bạn có một bình xăng phụ 20 kJ — và nó cạn sau đúng 400 giây
Mọi nỗ lực đều nằm trên P = CP + W′/t: một ngưỡng bền vững gần như vô hạn, cộng một bình chứa hữu hạn cỡ 20 kJ. Đạp 300 W khi CP = 250 W, bình cạn sau đúng 400 giây. Và dù tiêu nhanh hay chậm, cả bình ấy chỉ mua cho bạn khoảng 200–290 mét đường.
- Cột đá Hạ Long 392 tấn có thể đứng trên cái eo 29 cm — nếu chỉ bị đè
Sóng khoét đá vôi đúng ở mực triều, để lại những cột thắt eo. Cột cao 12 m, đường kính 4 m nặng 392 tấn, mà đá vôi chịu nén 60 MPa thì chỉ cần cái eo 29 cm là đủ đứng. Nhưng đá vôi chịu kéo yếu gấp 12 lần: trọng tâm lệch quá 19 cm là mép eo chuyển sang bị bẻ, và cột gãy vì bẻ chứ không vì đè.
- Cúi lưng nhấc thùng 20 kg: đĩa đệm thắt lưng đang chịu 444 kilogram
Cơ dựng sống chỉ có tay đòn 5 cm để cân với thùng hàng cách khớp 50 cm
- Cùng một thanh gỗ, dựng đứng cứng gấp 5,5 lần đặt nằm
Độ cứng uốn tỉ lệ với b·h³/12
- Không ai căng nổi sợi dây cho thật thẳng — cái áo 1 kg chứng minh điều đó
Áo ướt 1 kg treo giữa sợi dây phơi 4 m võng 5 cm đã kéo hai đầu dây bằng 196 N
- Ba vòng dây quanh cọc: bàn tay ghì 50 kg giữ lại 14 tấn
Mỗi radian ôm cọc nhân lực giữ lên theo e^(μβ): một vòng đã 6,6 lần, ba vòng 286 lần. Ghì 50 kgf ở đuôi dây là chặn được 14,3 tấn ở đầu kia
- Chạy dưới mưa: nhanh gấp ba chỉ giúp bạn bớt ướt 41%
Lượng nước bạn hứng gồm hai phần: phần rơi lên đầu (A_đầu = 0,20 m²), tỉ lệ với thời gian ở ngoài trời, và phần bạn tự đâm vào bằng ngực (A_ngực = 0,50 m²), hoàn toàn không phụ thuộc tốc độ. Với hạt mưa rơi 6 m/s: đi 1,4 m/s hết 500 m dưới mưa 5 mm/h là 157 ml, chạy 4 m/s còn 93 ml, chạy nhanh vô hạn cũng chỉ xuống 58 ml
- Đập trúng điểm này, cú va 500 newton để lại đúng 0 newton ở tay bạn
Trên cây gậy đều 80 cm, tâm va đập nằm ở 53,3 cm tính từ tay. Trúng đó, cú va 500 N truyền vào tay đúng 0 N. Lệch vào trong 5,3 cm: tay nhận 50 N. Đập ở 64 cm: 100 N, và giật ngược chiều.
- Tung điện thoại lộn nhào: chưa hết một vòng đã lật ngửa
Vật rắn quay ổn định quanh trục dài nhất và trục ngắn nhất, nhưng quanh trục GIỮA thì không bao giờ. Với chiếc điện thoại 15×7×0,8 cm quay 2 vòng/giây, sai lệch 1° phồng thành 90° chỉ sau 0,45 giây
- Đồng xu quay tít: tiếng vo vo tăng đến vô hạn rồi tắt phụt
Khi đồng xu sắp nằm xuống, điểm tiếp xúc chạy vòng ngày càng nhanh: từ 9,4 Hz ở góc nghiêng 17° lên 71,1 Hz ở 0,3°. Công thức nói tần số phân kỳ ra vô hạn theo α^(−1/2)
- Đứng yên là ngã liên tục: lệch nửa độ, bạn có đúng một giây
Cơ thể đứng là con lắc ngược quanh mắt cá: nghiêng bao nhiêu thì mô-men lật lớn bấy nhiêu, nên nghiệm là cosh chứ không phải sin. Người cao 1,70 m có τ = 0,34 s
- Chỗ chiếc xe 40 km/h đã đứng im, chiếc chạy 60 vẫn đang lao 55 km/h
Đừng so quãng đường dừng
- Cùng một góc 26,6°: kéo cái tủ nhẹ hơn đẩy nó đúng 40%
Kéo chếch lên nhấc bớt vật khỏi sàn nên ma sát nhẹ đi; đẩy chúc xuống làm điều ngược lại. Với μ = 0,50, góc kéo tối ưu là 26,6°
- Kéo khăn trải bàn: chậm đi một nửa, ly trượt xa gấp bốn
Khăn phủ 30 cm dưới ly, rút với 5 m/s chỉ đẩy ly đi 2,4 mm. Rút với 1 m/s: 8,7 cm, đủ để ly rơi khỏi mép. Và dưới 0,77 m/s thì không còn quãng dịch nào để bàn
- Một làn xe máy chở được 4 000 xe mỗi giờ — nhưng chỉ khi ai cũng chịu đi 20 km/h
Lưu lượng bằng mật độ nhân tốc độ, mà hai thứ ấy luôn kéo nhau xuống
- Má xích xe đạp dày 0,8 mm chịu 217 MPa mỗi lần bạn đứng lên đạp
Cú đạp 700 N trên tay quay 170 mm kéo xích căng 1 732 N ở đĩa 34 răng. Toàn bộ lực ấy đi qua bốn má xích dày 0,8 mm, tiết diện hữu ích cộng lại 8,0 mm²
- Mèo xoay 180° giữa không trung mà momen động lượng vẫn bằng 0
Không có gì để đạp, không có momen động lượng ban đầu
- Miếng chèn cửa không bật ra vì góc của nó nhỏ hơn 43,6°
Đóng một cái nêm vào rồi buông tay
- Cú nhảy 2,45 m chỉ là cú bật cao 1,08 m — và trọng tâm chui DƯỚI xà
Xà 2,45 m nhưng trọng tâm người nhảy chỉ lên tới 2,38 m: uốn ngửa kiểu Fosbury cho phép từng phần cơ thể vượt xà trong khi điểm trung bình của cả người chui qua bên dưới 7,2 cm. Phần bật thật sự chỉ 1,08 m; 1,30 m còn lại là trọng tâm vốn đã ở đó khi đứng vươn người.
- Phanh sau một mình chỉ cho bạn 0,32 g — quãng dừng dài gấp 2,5 lần
Phanh gấp dồn trọng lượng ra bánh trước: ở 0,7 g bánh trước gánh 80,2%, bánh sau chỉ còn 19,8% để bám. Nên phanh sau đơn độc chỉ hãm nổi 0,32 g
- Quả phạt đền: hai phần ba bề ngang khung thành là vùng thủ môn không thể với tới
Bóng đi 28 m/s vượt 11 m trong 0,393 giây. Trừ 0,20 giây phản xạ, thủ môn còn 0,193 giây để bay
- 10,7 km/h: tốc độ mà chân bạn từ chối đi bộ
Chân đi bộ là con lắc ngược: trọng tâm vẽ cung tròn quanh bàn chân trụ. Ở v = √(gL), trọng lực vừa đúng đủ để bẻ cong quỹ đạo và bàn chân không còn ép được xuống đất. Chân 0,9 m: 10,7 km/h. Trên Mặt Trăng chỉ 4,3 km/h.
- Thang dựa tường: leo tới bậc nào thì chân thang bắt đầu trượt?
Thang dựng 60° trên sàn có μ = 0,40 chỉ cho bạn leo tới 72% chiều dài rồi chân thang trượt. Nhích lên 65°: được 91%. Từ 66,8° trở lên: tới tận đỉnh. Cùng cây thang ấy, cùng cái sàn ấy
- Xe khách giường nằm lật ở 0,71 g — trong khi lốp của nó còn bám tới 0,8 g
SSF = vệt bánh chia đôi chiều cao trọng tâm. Xe con: 1,41
- Bảo toàn momen động lượng: cú xoay nhanh của vận động viên không miễn phí
Thu tay vào là xoay nhanh hơn
- Con quay hồi chuyển: vì sao bánh xe đang quay từ chối đổ
Treo lệch một đầu trục bánh xe: không quay thì rơi sập, đang quay tít thì lững thững đi vòng quanh dây treo như trêu ngươi trọng lực. Không có phép màu
- Đạp xe nhanh gấp đôi, trả giá gấp tám: chế độ v³ của sức cản không khí
Ở 15 km/h bạn đấu với lốp xe; ở 40 km/h, 90% mồ hôi đổ vào việc khoan không khí
- Định luật Hooke: số ½ trong ½kx² từ đâu ra
F = kx thì dễ, nhưng vì sao thế năng lại là ½kx² chứ không phải kx²? Câu trả lời là một tam giác
- Đòn bẩy: "cho tôi một điểm tựa" — và hoá đơn mà Archimedes quên đọc
Tay đòn dài gấp 20 lần thì lực nhỏ đi 20 lần
- Cuộc đua vật lăn: hình dáng thắng, khối lượng và kích cỡ bị loại khỏi cuộc chơi
Thả quả cầu bi-a đấu với bi ve, đĩa gỗ đấu với vành xe đạp trên cùng con dốc: nặng nhẹ to nhỏ đều vô can
- Đường cong nghiêng: khúc cua được thiết kế để không cần ma sát
Ở đúng tốc độ v = √(rg·tanθ), xe ôm cua trên mặt băng trơn tuyệt đối vẫn không trượt
- Hiệu ứng Coriolis: thứ lái được bão và đạn pháo — nhưng vô can với bồn cầu nhà bạn
Đạn pháo bắn 30 km lệch phải 58 mét, bão cuộn ngược chiều kim đồng hồ ở Bắc bán cầu
- Mặt phẳng nghiêng: góc bắt đầu trượt không quan tâm vật nặng bao nhiêu
Nghiêng dần một tấm ván, vật trượt đúng tại tanθ = μ
- Phương trình tên lửa: chế độ độc tài của một hàm logarit
Tên lửa phải chở nhiên liệu để... đẩy chính nhiên liệu
- Rơi tự do dừng tăng tốc ở đâu: vận tốc tới hạn
v = gt của sách chỉ đúng vài giây đầu. Người nhảy dù không rơi nhanh mãi
- Ròng rọc: chia nhỏ trọng lực thành từng nhánh dây
Treo vật lên 4 nhánh dây là mỗi nhánh chỉ gánh một phần tư
- Thang máy và người bạn vô hình treo sau vách: đối trọng
Động cơ thang máy không nâng cabin
- Trọng lực nhân tạo: quay là có — nhưng hoá đơn tính bằng chóng mặt
Một vành trạm quay đủ nhanh thì sàn đẩy bạn y như mặt đất đẩy bạn: a = ω²r. Vấn đề không phải tạo ra 1g
- Túi khí và nghệ thuật kéo dài một phần mười giây
Động lượng phải mất thì kiểu gì cũng mất
- Va chạm đàn hồi và va chạm mềm: ba trường hợp đáng nhớ
Hai vật bằng nhau thì trao đổi vận tốc trọn vẹn. Đâm vào vật nặng gấp nghìn lần thì bật ngược gần như nguyên tốc độ. Và va chạm mềm giữa hai vật bằng nhau nuốt đúng một nửa động năng.
Nhiệt học
- Định luật Boyle lớp 12: hyperbol trên p–V, đường thẳng trên p–(1/V)
Nén 6,0 L khí xuống 2,0 L ở nhiệt độ không đổi thì áp suất lên gấp ba
- Định luật 1 nhiệt động lực học lớp 12: ΔU = A + Q và quy ước dấu của A, Q
Nhận 500 J nhiệt rồi sinh 200 J công mà nội năng chỉ tăng 300 J
- Mô hình động học phân tử chất khí lớp 12: áp suất sinh ra từ va chạm vào thành
Mỗi giây có 2,86×10²³ phân tử đập vào 1 cm² thành bình, tổng lực đúng 10,14 N
- Nhiệt dung riêng lớp 12: công thức Q = mcΔt và phép đo c bằng nhiệt lượng kế
Đun 2 kg nước từ 25 °C lên 100 °C tốn 627 kJ, cùng bấy nhiêu nhôm chỉ tốn 132 kJ
- Nội năng của vật lớp 12: hàm trạng thái, và hai cách làm nó đổi
Thác cao 426 m làm nước dưới chân ấm hơn trên đỉnh đúng một độ mà không ai đốt lửa
- Phương trình trạng thái khí lý tưởng lớp 12: một tỉ số nối hai trạng thái
Nén 2,0 L khí từ 1 atm lên 2 atm rồi nung tới 400 K, còn 1,333 L
- Băng lưỡng kim: chênh 0,0445 mm giãn nở, uốn thành 1,67 mm đủ bật aptomat
Hai lá kim loại dài 25 mm dán lưng nhau, nóng thêm 100 °C thì lá này chỉ dài hơn lá kia đúng 0,0445 mm. Hình học của cú uốn phóng đại con số ấy 37,5 lần thành 1,67 mm ở đầu tự do
- Ngồi cách bếp than 30 cm: mặt bạn hứng 12,7 kW mỗi mét vuông
Than hồng 800 °C bức xạ 63,5 kW/m² ngay trên bề mặt
- Thả miếng thịt 200 g: mặt chảo nhôm tụt 126 °C, món áp chảo thành món luộc
Miếng thịt 200 g từ 5 °C lên 70 °C rút của chảo 45,5 kJ. Chảo nhôm 400 g chỉ có 360 J/K nên tụt 126 °C, xuống dưới cả điểm sôi; chảo gang 2 kg có 920 J/K, chỉ tụt 49 °C và vẫn còn 150 °C
- Dầu 180 °C, nhưng ruột miếng khoai không bao giờ vượt 100 °C
Nước trong thực phẩm sôi ở 100 °C và ghim cả miếng ở mốc ấy tới khi bay hết. Món chiên vì thế là lớp vỏ 1,01 mm sau ba phút bọc quanh phần ruột vẫn đang bị luộc
- Cho sữa vào cà phê ngay hay đợi mười phút? Chênh nhau 2,8 °C
Tốc độ nguội tỉ lệ với độ chênh nhiệt, nên cốc nguội rò nhiệt chậm hơn cốc nóng. Cốc 200 g cà phê 85 °C, hằng số nguội 22 phút, phòng 22 °C: rót 30 g sữa lạnh ngay từ đầu cho 57,4 °C ở phút thứ 10, đợi rồi mới rót chỉ được 54,6 °C. Và Newton chỉ giải thích được 0,8 trong 2,8 độ ấy.
- Định luật Charles lớp 12: đường thẳng V–T và chỗ nó chỉ về, −273,15 °C
Nung 2,0 L khí từ 27 °C lên 127 °C mà giữ nguyên áp suất thì được 2,666 L
- Đồ thị đẳng nhiệt, đẳng áp, đẳng tích lớp 12: một quá trình, ba hình khác hẳn nhau
Cùng một khối khí 300 K: hyperbol trên p–V dựng đứng trên cả p–T lẫn V–T, còn đẳng áp thì đổi hình hẳn
- Cả Trái Đất chỉ toả 87 miliwatt mỗi mét vuông — cộng lại thành 44 terawatt
Dòng nhiệt từ lòng đất là 87 mW/m², bằng 1/11 500 nắng trưa
- Kelvin tính Trái Đất 65 triệu năm tuổi — sai 70 lần, và cái sai nằm ở một chữ
Đo được gradient 25 °C mỗi km, giả sử hành tinh khởi đầu ở 2 000 K rồi nguội bằng dẫn nhiệt thuần tuý, ta ra 64,6 triệu năm. Tuổi thật là 4,54 tỉ
- Mái tôn 70 °C giữa trưa — và lớp sơn trắng lấy lại 24 độ
Cân bằng năng lượng bề mặt cho mái tôn sẫm màu dưới nắng 950 W/m², gió nhẹ: 70,1 °C. Hạ hệ số hấp thụ từ 0,80 xuống 0,25 bằng sơn trắng, cùng buổi trưa ấy mái chỉ còn 46,3 °C
- Lớp học 40 người là một cái lò sưởi 4 kW — không bóng đèn nào thoát tội
Người ngồi yên toả khoảng 100 W
- Ống bơm nóng tay: không khí bên trong vừa chạm 156 °C
Nén nhanh tới mức nhiệt chưa kịp thoát, toàn bộ công dồn vào chính khối khí: bơm lên 3 bar là không khí vọt lên 180 °C. Cùng một công thức cho tỉ số nén 18 của động cơ diesel ra 658 °C
- Ngọn lửa bếp gas 1 950 °C, nồi canh vẫn đúng 100 °C
Đốt 1 mol metan tỏa 802 kJ
- Nhiệt kế ướt 35 °C: cái ngưỡng mà bóng râm, quạt và nước uống đều hết tác dụng
Cơ thể chỉ còn một cửa thải nhiệt khi trời nóng hơn da
- Nồi cơm điện biết cơm chín nhờ một viên nam châm quên mình là nam châm ở 103 °C
Còn nước tự do, đáy nồi bị ghim ở 100 °C dù mâm nhiệt vẫn rót đủ 600 W
- Nước đóng băng đẩy 600 bar — gấp 300 lần áp suất lốp xe máy
Nước nở 9,07 % khi hoá đá. Trong ống kín ở −5 °C nó đẩy tới 60 MPa
- Chạy xa lộ, lốp xe tự tăng 29,5 kPa: quá trình đẳng tích lớp 12
Lốp bơm 220 kPa lúc nguội 25 °C, nóng lên 65 °C thì áp suất thành 249,5 kPa mà không ai bơm thêm
- Rã đông: cùng miếng thịt, chậu nước nhanh gấp bảy lần không khí
Miếng thịt dày 2 cm để trên bàn bếp 20 °C cần 4,7 giờ mới tan; thả vào chậu nước cùng 20 °C chỉ 42 phút. Nước không hề ấm hơn
- Một hecta ruộng lúa “đốt” 1,13 megawatt chỉ để bốc hơi nước
Ruộng lúa mất 4 mm nước mỗi ngày; hoá hơi chỗ nước ấy ngốn 113 W trên mỗi mét vuông
- Ngược dòng: nước ra 66 °C trong khi dòng nóng đã tụt còn 39 °C
Cùng một bộ trao đổi, cùng diện tích, chỉ đảo chiều một dòng: hiệu suất nhảy từ 50% lên 75%. Và ngược dòng làm được điều dòng cùng chiều không bao giờ với tới
- Trời nồm: cùng 30 °C, quần áo khô lâu gấp 8 lần
Bay hơi không chạy theo nhiệt độ mà chạy theo phần hơi nước còn thiếu: ở 30 °C không khí bão hoà chứa 30,3 g/m³, nên RH 60% để lại khoảng trống 12,1 g/m³ còn RH 95% chỉ còn 1,5 g/m³. Cùng chiếc áo 300 g nước: 41 phút thành 5,5 giờ
- Cứu vườn khỏi sương giá bằng cách… làm nước đóng băng lên lá
Lá trần nhìn thẳng lên trời quang mất 70 W/m², trượt qua mốc 0 °C sau 30 giây và chạm ngưỡng chết mô −2 °C sau 1 phút 44 giây
- Tường 22 cm: cái nóng ban trưa gõ cửa phòng bạn lúc tám giờ rưỡi tối
Sóng nhiệt ngày đêm chui vào gạch với độ sâu thấm 11,1 cm. Qua bức tường 22 cm, biên độ chỉ còn một phần 7,24 và đỉnh nóng đến chậm 7 giờ 34 phút
- Bức tường 40 m² nuốt 1 177 W — gần nửa cái máy lạnh chỉ để bù cho tường
Tường gạch 110 mm trát hai mặt có U = 2,94 W/m²K. Chênh 10 °C với ngoài trời, 40 m² tường rót vào phòng 1 177 W
- Mọi đám mây tích đều có đáy phẳng — và cùng nằm trên một mặt kính vô hình
Khối khí bốc lên nguội 9,8 °C mỗi km, còn điểm sương của nó chỉ tụt 1,8 °C mỗi km. Hai đường đuổi nhau 8 độ mỗi km và gặp nhau ở đúng một độ cao: 125 mét cho mỗi độ chênh. Trưa Hà Nội 34 °C, điểm sương 25,5 °C
- Cùng 100 g đá: một viên to giữ ly lạnh lâu gấp đôi tám viên nhỏ
Tốc độ tan không phụ thuộc kích thước: mặt đá lùi đúng 24,5 µm mỗi giây trong ly khuấy đều. Tuổi thọ vì thế tỉ lệ thẳng với bề dày
- Xe máy: chỉ 15% chỗ xăng đó thật sự đẩy bạn đi
Chạy đều 40 km/h tốn 2 L/100 km nghĩa là đốt 7,18 kW xăng để đẩy một chiếc xe chỉ đòi 1,08 kW. Hiệu suất thật của chuyến đi: 15,0%
- Cân bằng nhiệt Trái Đất: hành tinh này lẽ ra phải đóng băng ở −19 °C
Cân nắng vào với hồng ngoại ra, phép tính cho Trái Đất −19 °C
- Điểm sương: vì sao cốc bia đổ mồ hôi còn dự báo thời tiết đọc số này thay vì độ ẩm
Cốc bia lạnh không rò rỉ
- Định luật Wien: nhiệt độ có màu, và mắt người sinh ra cho đúng một ngôi sao
Sao đỏ là sao nguội, sao xanh là sao nóng
- Đun một ấm nước hết bao nhiêu tiền? Bài toán Q = mcΔT ra chợ
Một lít nước sôi giá chưa tới 300 đồng
- "Cảm giác như 2 độ": gió không làm trời lạnh hơn — nó tước áo giáp của bạn
Nhiệt kế ngoài gió và trong lều chỉ cùng một số, nhưng da bạn biết chúng khác nhau. Wind chill đo tốc độ MẤT nhiệt chứ không đo nhiệt độ
- Hiệu suất Carnot: loại thuế không cỗ máy nào trốn được
Không máy nhiệt nào
- Khinh khí cầu: định luật Archimedes rời bể nước lên trời
Hơ khí trong khoang lên 100 °C là mỗi mét khối nhẹ đi 0,26 kg
- Máy lạnh không tạo lạnh — nó chuyển nhà cho nhiệt, và giá cước rẻ bất ngờ
Mỗi jun điện trả cho máy lạnh dời được 3–4 jun nhiệt ra khỏi phòng; chạy chiều ngược, máy bơm nhiệt sưởi ấm rẻ gấp 4 lần dây may-so. COP
- Nhiệt nóng chảy riêng và nhiệt hoá hơi riêng lớp 12: hai quãng nhiệt kế đứng im
Làm tan hết 1 kg nước đá cần 334 kJ mà nhiệt kế không nhích một vạch
- Nước đặc nhất ở 4 °C: dị thường nhỏ cứu sống mọi hồ cá mùa đông
Gần như mọi chất lỏng lạnh thì co, càng lạnh càng chìm. Nước tuân luật đến 3,98 °C rồi phản kèo
- Phân bố Maxwell: không khí quanh bạn bay nhanh hơn âm thanh
Phân tử nitơ ở nhiệt độ phòng lao đi trung bình 476 m/s
- pV = nRT lớp 12: cách tính, hằng số R và cái bẫy độ C
Một mol khí ở 300 K và 1 atm chiếm 24,6 lít dù là khí gì
- Vì sao kim loại sờ vào thấy lạnh — dù nó không hề lạnh hơn
Tay nắm cửa thép và mặt bàn gỗ trong cùng căn phòng có cùng nhiệt độ, nhiệt kế xác nhận. Nhưng da bạn không phải nhiệt kế
- Vì sao lên núi thì lạnh — dù gần Mặt Trời hơn?
Sa Pa mát không phải nhờ 'gần trời': 1 500 m gần thêm là con số vô nghĩa so với 150 triệu km. Không khí bốc lên thì nở, nở thì tự trả giá bằng nội năng
Quang học
- Ánh sáng xanh dưới đáy bể lò phản ứng: một cú nổ siêu thanh của ánh sáng
Trong nước, ánh sáng chỉ còn đi 224 901 km/s
- Chân trời mờ thêm nửa cây số: khí quyển uốn ánh sáng ngoài kỳ vọng
Không khí ấm nằm trên không khí lạnh bẻ tia sáng cong xuống; khi gradient đạt +0,13 °C mỗi mét, tia cong đúng bằng độ cong Trái Đất và không bao giờ rời mặt biển. Ngay cả khí quyển bình thường cũng đã đẩy chân trời từ 5,05 km lên 5,55 km
- Sợi quang 10 km chỉ tải nổi 1 Mbps — nếu bạn chọn nhầm loại sợi
Trong sợi đa mode chiết suất bậc, tia đi thẳng và tia đi zíc-zắc về đích lệch nhau 49 ns mỗi kilômét. Sau 10 km, một xung ánh sáng giãn ra 493 ns và trần tốc độ rơi xuống 1 Mbps
- Biển báo phản quang sáng gấp 926 lần sơn trắng — nhưng chỉ cho tài xế
Hai gương ghép vuông góc trả tia sáng về đúng hướng nó tới, với mọi góc tới. Nhờ đó màng phản quang đạt 250 cd/(lx·m²) so với 0,27 của sơn trắng khuếch tán
- Đèn pha ngược chiều phủ lên võng mạc bạn một lớp sương 11 cd/m²
Ánh sáng lệch trục không bị mắt bỏ qua
- Gương cầu lồi mở góc nhìn 2,2 lần — và đẩy chiếc xe sau ra xa đúng 2,2 lần
Gương bán kính 1 m mở tầm nhìn từ 14,3° lên 31,5°, rộng gấp 2,20 lần. Cùng hệ số ấy đẩy chiếc xe cách 10 m ra thành 22 m
- Gương soi toàn thân: treo mép dưới ở đúng 80 cm, sai chỗ đó là mất bàn chân
Ai cũng nhớ "gương cao bằng nửa người", nhưng thứ thợ lắp gương làm sai là ĐỘ CAO TREO: mép dưới phải ở đúng một nửa chiều cao mắt. Người cao 1,70 m có mắt ở 1,60 m, nên mép dưới đặt ở 0,80 m và mép trên ở 1,65 m. Treo lệch lên 10 cm là cụt bàn chân, và lùi xa bao nhiêu cũng không lấy lại được
- Hologram phải đợi 14 năm vì chưa có phim nào ghi nổi 2 658 vạch mỗi milimét
Hai chùm laser gặp nhau ở 90° đẻ ra hệ vân cách nhau 376 nm
- Khoảng cách siêu tiêu: vì sao điện thoại nét mọi thứ còn máy ảnh thì không
Ống 50 mm khép f/8 có khoảng cách siêu tiêu 10,4 m: lấy nét ở đó thì nét từ 5,2 m tới vô cực. Camera điện thoại 5,7 mm f/1,8 chỉ cần 3,6 m
- Kính râm vỉa hè nhân liều tia UV lên 1,9 lần — không phải 9 lần
Dưới cảnh chói 4 000 cd/m², tròng kính tối cho qua 3% ánh sáng làm đồng tử giãn từ 2,36 lên 3,22 mm
- Kính thiên văn 60 mm ghi "675 lần" — giới hạn thật là 120
Khẩu độ 200 mm hứng ánh sáng gấp 816 lần con ngươi 7 mm và đẩy cấp sao giới hạn từ 6,9 lên 14,2. Còn dòng "675×" in trên hộp kính 60 mm cho đồng tử ra 0,089 mm
- Màn trập cuốn: 16 mili-giây đủ để cánh quạt cong thành lưỡi liềm
Cảm biến điện thoại không chụp một khoảnh khắc
- Mắt người thấy được 6 photon — và cách đo ra con số đó mà không đếm photon nào
Hecht và cộng sự không đếm photon. Họ đo tỉ lệ 'thấy' theo cường độ chớp rồi đọc ngưỡng ra từ ĐỘ DỐC của đường cong, vì thống kê Poisson để lại dấu vân tay của con số ngưỡng. Kết quả: khoảng 6 photon hấp thụ, tương ứng chừng 90 photon tới giác mạc.
- Mặt Trăng ở chân trời nhỏ hơn 1,6% — ảo giác không nằm trong ánh sáng
Ở chân trời bạn đứng xa Mặt Trăng thêm gần trọn một bán kính Trái Đất, nên đường kính góc tụt từ 31,60′ xuống 31,08′
- Lúc bạn thấy Mặt Trời chạm chân trời, nó đã lặn xong từ hai phút rưỡi trước
Khí quyển nâng ảnh Mặt Trời lên 34,5 phút cung ngay tại chân trời
- Đo màu một con LED bằng vôn kế: hằng số 1240 giấu trong mọi cái đèn
LED đỏ mở ở 1,97 V, LED lam cần 2,67 V, LED hồng ngoại trong remote TV chỉ cần 1,32 V. Nhân điện áp với bước sóng, lần nào cũng ra 1240
- Sương mù tầm nhìn 50 mét: đèn mạnh gấp mười cũng không mua thêm mét nào
Tầm nhìn khí tượng 50 m nghĩa là hệ số tắt 0,078 mỗi mét; ở khoảng cách 100 m, tương phản của chiếc xe phía trước chỉ còn 0,04%
- Ống kính không làm méo mặt bạn — 30 xăng-ti-mét mới làm
Chụp cách 30 cm, mũi bạn được vẽ to hơn gò má 15,4%; chụp cách 2 m chỉ còn 2,0%. Ống kính không dính dáng gì tới chuyện đó
- Vân moiré: bộ khuếch đại 57 lần không cần nguồn điện
Hai lưới bước 0,25 mm lệch nhau 1° sinh hệ vân rộng 14,3 mm
- Ánh sáng đẩy được thuyền: áp suất bức xạ và cánh buồm không cần gió
Nắng đè lên mỗi mét vuông gương một lực 9 micro-newton
- Cầu vồng nằm ở 42° — và đó là một cú dồn toa của ánh sáng
Giọt nước bắn tia nắng ra đủ mọi góc, vậy sao cầu vồng lại sắc nét ở đúng một vòng cung? Vì đường cong góc lệch có đáy
- Định luật Malus: công thức mà bạn xoay được
Hai kính phân cực vuông góc thì tối đen. Chèn thêm kính thứ ba vào giữa, ánh sáng lại xuất hiện
- Độ sâu biểu kiến: mọi hồ nước đều nói dối bạn đúng 25%
Nhìn thẳng xuống, đáy hồ 2 mét hiện ra ở 1,5 mét
- Góc Brewster: cái góc khiến mặt nước hết chói — nếu bạn đeo đúng kính
Có một góc nhìn mà tại đó mặt kính, mặt nước ngừng phản xạ hẳn một phương phân cực: tanθ_B = n. Kính râm phân cực, filter của dân chụp ảnh và cửa sổ ống laser đều sống nhờ điểm không này.
- Khe đôi Young: đo thứ nhỏ hơn sợi tóc nghìn lần bằng thước kẻ
Ánh sáng có bước sóng nửa phần nghìn milimét
- Khúc xạ và cái gương hoàn hảo duy nhất: phản xạ toàn phần
Gương tốt nhất loài người tráng được vẫn nuốt mất chút ánh sáng. Mặt nước nhìn từ dưới lên, quá góc 48,8°, phản xạ đúng 100%
- Kính cận "mấy độ": con số trên toa kính là một phép nghịch đảo
Cận 2 độ nghĩa là gì? Là điểm cực viễn của mắt nằm ở 1/2 mét
- Kính lúp đốt giấy — và cái trần 5772 độ không kính nào vượt nổi
Kính lúp không gom nắng thành một điểm: nó tạo ảnh của Mặt Trời, to đúng f·θ. Từ đó suy ra trò đốt giấy, lò mặt trời 3500 độ của Pháp
- Lăng kính và tán sắc: chênh lệch 1% làm nên cầu vồng
Chiết suất thuỷ tinh với tia tím chỉ hơn tia đỏ khoảng 1%
- Giao thoa màng mỏng: bong bóng xà phòng không có màu — nó có phép trừ
Nước xà phòng trong suốt, vậy màu cầu vồng trên bong bóng từ đâu ra? Từ hai tia phản xạ lệch pha nhau. Và khoảnh khắc bong bóng chuyển đen là đồng hồ đếm ngược tới lúc nổ.
- Chồng thêm kính chắn sáng, ánh sáng lại đi qua nhiều hơn
Hai kính phân cực vuông góc chặn sạch ánh sáng. Chèn 39 kính vào giữa
- Thấu kính hội tụ: kéo vật qua tiêu điểm và xem ảnh lộn ngược đời
Cùng một thấu kính là máy chiếu khi vật ở xa và kính lúp khi vật ở gần
- Vì sao bầu trời xanh và hoàng hôn đỏ: một số mũ 4 quyết định cả hai
Phân tử không khí đá ánh sáng lam khỏi đường thẳng mạnh gấp 6 lần ánh sáng đỏ
- Vì sao không kính thiên văn nào trên Trái Đất thấy được lá cờ trên Mặt Trăng
Không phải vì cờ nhỏ hay kính yếu
Điện & từ
- Cột phát sóng cao gấp bốn mới phủ xa gấp đôi
Sóng VHF và UHF đi thẳng, nên tầm phủ bị chặn bởi độ cong Trái Đất và chỉ tăng theo căn bậc hai của chiều cao. Cột 100 mét phủ 41 km; muốn 82 km phải dựng cột 400 mét. Và nếu quên khúc xạ khí quyển, bạn sẽ tính nhầm còn 36 km.
- Con quay trong điện thoại không hề quay — nó rung 20 000 lần mỗi giây
Cảm biến xoay của điện thoại là một khối silic 2 nanogram rung 20 kHz. Bạn xoay máy 1 rad/s, lực Coriolis sinh ra 2,51 pico-newton và đẩy khối lệch 79,6 picomet
- Cột thu lôi 10 mét che được bán kính 28 mét — nhưng chỉ với cú sét đủ mạnh
Sét 'chọn' điểm đánh khi đầu tia tiên đạo còn cách vật một khoảng tỉ lệ với dòng điện: 44,7 m với cú 10 kA, chỉ 20,4 m với cú yếu 3 kA. Lăn quả cầu bán kính đó qua ngôi nhà là ra vùng an toàn
- Cực quang là vòng tròn ở vĩ độ 67°, và không đường sức nào đưa nó tới Hà Nội
Hạt từ gió mặt trời không rơi thẳng xuống
- Cục sạc nhỏ đi vì tần số đã tăng hai nghìn lần
Tiết diện lõi biến áp nằm dưới mẫu số của tần số: A = U/(4,44·f·N·B). Cuộn 12 V chạy thẳng 50 Hz cần lõi 4,50 cm²; cũng cuộn ấy ở 100 kHz chỉ cần 6,76 mm²
- Ngắt một cuộn dây 12 vôn, nó đá ngược lại 2 500 vôn
Cuộn rơ-le 0,5 H đang mang 50 mA, tiếp điểm mở trong 10 micro giây: V = L·ΔI/Δt cho ra 2 500 V
- Đồng hồ chỉ 66 vôn trên sợi dây đã cắt điện: điện áp ma
Hai sợi dây chạy song song trong ống tạo ra 100 pF điện dung ghép
- Chảo 60 cm gom sóng mạnh gấp 4 000 lần — nếu bạn chỉnh đúng 3 độ
Chiếc chảo 60 cm trên nóc nhà có độ lợi 36 dBi, tức gom sóng mạnh gấp 4 000 lần một ăng-ten toả đều. Cái giá là góc mở chỉ 2,8 độ: lệch 1,4 độ đã mất một nửa tín hiệu, lệch 3 độ là màn hình đứng hình. Độ lợi và góc mở là hai mặt của cùng một tờ giấy.
- Vào hầm, đài AM tắt ngóm mà FM vẫn nói: hầm là một ống dẫn sóng
Một đường hầm rộng 8 mét là ống dẫn sóng có tần số cắt 18,75 MHz. Dưới ngưỡng đó sóng không truyền được mà tắt theo hàm mũ: AM 1 MHz mất 3,41 dB mỗi mét, vào sâu 30 m là chia hơn 16 tỉ lần công suất. FM 100 MHz nằm trên ngưỡng nên đi qua như không có gì.
- Hạt từ 7 nanomet: dữ liệu của bạn sống được 2,6 giây
Một bit trên ổ cứng là chừng chín hạt tinh thể từ, và nhiệt độ phòng thử lật mỗi hạt một tỉ lần mỗi giây. Hạt 9 nm giữ dữ liệu được 3 253 năm; thu xuống 7 nm
- Ở 50 Hz dòng điện chui sâu 9,3 mm; với sóng WiFi chỉ 1,35 micromet
Độ sâu thấm của đồng là 9,33 mm ở 50 Hz, 66,0 µm ở 1 MHz và 1,35 µm ở 2,4 GHz. Nghĩa là mọi sợi dây trong nhà bạn đều 'đặc' với điện lưới
- Kim la bàn ở Hà Nội thật ra chúc xuống 32 độ
Từ trường Trái Đất không nằm ngang. Dưới Hà Nội đường sức cắm xuống đất 31,9°, ở TP.HCM chỉ 9,9°, ở Paris tới 64,4°. Bạn không thấy điều đó vì kim la bàn bị gắn thêm một khối lượng lệch
- Lỗ 2 mm chặn đứng sóng 12 cm nhưng cho ánh sáng lọt tự do
Tấm lưới trên cửa lò vi sóng để bạn nhìn thấy đồ ăn, mà sóng 2,45 GHz thì không lọt. Mỗi lỗ 2 mm chỉ cho qua 1,7 phần triệu công suất (−57,8 dB), trong khi ánh sáng bước sóng 0,5 µm đi qua như không có gì. Cùng một tấm lưới, khác nhau ở tỉ số đường kính lỗ trên bước sóng
- Cắt lõi thép thành 100 lá, tổn hao rơi 10 000 lần
Công thức bảo lõi thép đặc dày 5 cm chạy ở 50 Hz, 1,5 T toả 49 megawatt mỗi mét khối. Cắt thành lá 0,5 mm, con số ấy rơi xuống 4,9 kW/m³
- Nhích nam châm ra một centimet, lực hút rơi 88 lần
Nam châm neodymium N42 cỡ Ø10 × 10 mm giữ được 4,67 kg khi chạm sát thép. Chèn một tờ giấy 0,1 mm: còn 4,09 kg. Ốp lưng điện thoại 1,5 mm: còn một phần ba. Nới ra 1 cm: còn 53 gam. Lực đi theo bình phương từ trường trong khe
- Nối thẳng tấm pin mặt trời vào ắc quy: mất 24% công suất ngay giữa trưa nắng
Tấm pin 36 cell có nhãn V_oc = 22,5 V, I_sc = 5,86 A, V_mp = 18,5 V, I_mp = 5,71 A, tức công suất cực đại 105,6 W. Nối thẳng vào ắc quy 12 V, nó bị ép làm việc ở 13,8 V
- 3 tesla bằng dây đồng: 1,3 tấn đồng và 5,5 megawatt không nghỉ
Từ trường ống dây là B = µ₀nI
- Nam châm dẻo trên tủ lạnh: vì sao chỉ một mặt dính
Lật miếng nam châm dẻo lại và nó rơi
- Con NTC 10 kΩ: mỗi độ C là 4,4% — nhạy gấp 11 lần cảm biến công nghiệp
Điện trở của NTC giảm theo hàm mũ chứ không tuyến tính: 10 kΩ ở 25 °C còn 3,59 kΩ ở 50 °C và chỉ 698 Ω ở 100 °C. Độ nhạy 4,4% mỗi độ, gấp 11,5 lần Pt100
- Op-amp khuếch đại 100 000 lần, bạn chỉ dùng 10 — chính 99,99% vứt đi mới làm nó chính xác
Khép hồi tiếp âm, độ lợi kín A/(1+Aβ) gần như chỉ còn phụ thuộc hai điện trở. Độ lợi hở của con op-amp tụt một nửa, từ 100 000 xuống 50 000, mà đầu ra chỉ lệch 0,010%
- 19% pin cuối cùng ngốn 52% thời gian sạc
Pin lithium sạc hai giai đoạn: dòng không đổi tới 70%, rồi điện áp không đổi với dòng tắt dần theo hàm mũ. Với pin 5 000 mAh sạc 3 A: 0→80% mất 82 phút, còn 80→99% mất thêm 90 phút nữa.
- Ban đêm bạn bắt được đài cách 1 600 km
Ban ngày đài AM chỉ nghe được trong tỉnh; đêm xuống, cùng chiếc radio ấy bắt được đài cách 1 600 km. Mật độ electron tầng F2 tụt năm lần, tần số phản xạ rơi từ 9,0 xuống 4,0 MHz
- Tàu đệm từ: 22 mili-giây để rơi hoặc dính chặt
Lực hút nam châm mạnh lên khi khe hở hẹp lại, nên mọi điểm cân bằng đều bất ổn. Ở khe 10 mm, sai lệch nhân e lần sau 22,6 mili-giây
- Ổ cắm chống sét: tăng điện áp 10% thì dòng qua nó tăng 17 lần
Varistor tuân theo I = k·V^α với α cỡ 25–30, dốc gấp mấy chục lần định luật Ohm: ở 220 V nó rò vài micro-ampe, ở 700 V nó nuốt hàng trăm ampe. Chính độ dốc ấy làm nó không hỏng đột ngột mà già đi từng cú sét.
- Máy biến áp ù ở 100 Hz — cho tới khi 10% từ thông một chiều lẻn vào
Lực từ tỉ lệ với B², mà bình phương thì không phân biệt chiều dòng điện
- Cùng một kiểu tinh thể: silic dẫn điện gấp kim cương mười triệu tỉ tỉ tỉ lần
Kim cương và silic xếp nguyên tử theo đúng một kiểu, chỉ khác vùng cấm: 5,47 eV so với 1,12 eV. Chênh 4,35 eV ấy được hàm mũ khuếch đại thành 3,5×10³⁶ lần mật độ hạt tải
- WiFi 5 GHz nhanh hơn, và mất thêm đúng 6,4 dB
Cách router 10 mét, điện thoại của bạn chỉ nhận được một phần triệu công suất phát
- Ăng-ten: vì sao điện thoại không còn cái cần
Ăng-ten tốt dài một phần tư bước sóng
- Cảm ứng Faraday: thả nam châm qua cuộn dây và đọc hai cú hích ngược dấu
Điện chỉ sinh ra khi từ thông đang THAY ĐỔI
- Cầu phân áp: mạch hai linh kiện đứng sau núm volume và gần như mọi cảm biến
Hai điện trở nối tiếp chia điện áp theo đúng tỉ lệ ohm
- Cú giật tay nắm cửa: hai mươi nghìn vôn hoàn toàn vô hại — và bài học vôn không giết người
Tia lửa 5 mm từ ngón tay bạn mang 15 000 vôn
- Dập ngón chân: vì sao một nhịp sau mới thấy đau — vật lý đường truyền của hệ thần kinh
Cảm giác chạm phóng 100 m/s, cơn đau âm ỉ bò 1 m/s
- Điện mặt trời mái nhà: tự tính bằng tay trong năm phút
Mỗi mét vuông nắng Việt Nam rơi 4–5 kWh mỗi ngày; tấm pin gặt được 20%. Từ hai con số ấy, tự tính được nhà mình cần bao nhiêu mét vuông, bao nhiêu kWp, hồi vốn mấy năm
- Định luật Coulomb: hai 'hạt bụi' kéo nhau gần một newton
1 µC là lượng điện tích nhỏ tới mức vô hình
- Hạt tích điện trong từ trường: chạy nhanh gấp đôi, về đích cùng lúc
Lực Lorentz bẻ hạt thành vòng tròn bán kính mv/qB
- Mạch LC: núm vặn dò đài radio thực chất xoay cái gì
Không gian quanh ăng-ten chứa đồng thời mọi đài phát. Radio không 'bắt' đài
- Máy biến áp: đổi áp lấy dòng, và vì sao lưới điện phải là điện xoay chiều
Hai cuộn dây quấn chung một lõi sắt, không chạm nhau
- Pin "hết" với máy ảnh nhưng vẫn sống với remote: điện trở trong — linh kiện giấu tên
Mọi cục pin là nguồn lý tưởng cộng một điện trở giấu bên trong, và điện trở ấy tăng dần theo tuổi. Nó giải thích pin 'hồi sinh' khi đổi thiết bị, đèn pha ô tô tối đi lúc đề máy, và vì sao điện thoại sập nguồn giữa trời rét ở 30% pin.
- Tia sét giá bao nhiêu tiền điện? Rẻ đến mức khó tin — và vì sao vẫn không ai hứng nổi
Cả một cú sét trung bình chứa ~1,5 GJ = hơn 400 kWh
- Tụ điện: kho chứa nhỏ nhất mà xả nhanh nhất của thế giới điện
Đèn flash 45 jun
Sóng
- Cả mười quãng tám bạn nghe được nằm gọn trên 35 milimét
Ốc tai dài 35 mm trải trọn dải nghe được lên chính nó: 20 Hz ở đỉnh, 20 677 Hz ở đáy. Mỗi quãng tám chưa tới 5 mm, nửa cung tại nốt La 440 là 0,32 mm
- Vì sao xuyên tường bạn chỉ nghe thấy tiếng 'ùm ùm' của hàng xóm
Tường gạch 200 kg/m² chặn tiếng hi-hat 4 kHz tới 71 dB nhưng chỉ chặn tiếng bass 100 Hz được 39 dB
- Thổi ngang miệng chai bia: 142 Hz, và hình dáng cái chai không liên quan
Chai 500 ml cổ Ø18 mm dài 60 mm kêu đúng 142 Hz
- Đếm giây giữa hai cơn rung: mỗi giây là 8 kilômét
Động đất phát ra hai loại sóng cùng một lúc: sóng P chạy 6,0 km/s, sóng S chỉ 3,46 km/s. Độ trễ giữa chúng cho khoảng cách theo một hằng số duy nhất
- Hai tai bạn phân biệt được mười phần triệu giây
Âm từ bên hông đến tai xa chậm hơn tai gần 656 micro giây
- Tiếng dội to gấp mười lần vẫn không lừa nổi tai bạn: luật của người đến trước
Trong khoảng 1–35 ms đầu, não giao toàn bộ thông tin hướng cho âm đến TRƯỚC và lờ âm phản xạ đi
- Loa điện thoại không hề phát ra 110 Hz — mà bạn vẫn nghe thấy giọng trầm
Kênh thoại chỉ chở 300–3400 Hz, nên giọng nam 110 Hz mất sạch hoạ âm 1 và 2
- Kênh SOFAR: đại dương tiết kiệm cho cá voi đúng 60 decibel
Ở độ sâu khoảng 1 km, tốc độ âm trong nước đạt cực tiểu và mọi tia âm bị bẻ cong quay lại
- Vì sao loa bé không có tiếng trầm: xuống một quãng tám là phải đẩy gấp bốn
Muốn 90 dB ở 1 mét, màng loa "16 cm" chỉ nhúc nhích 0,099 mm ở 300 Hz
- Vì sao tiếng trống không có nốt nhạc nào
Dây đàn cho hoạ âm 1, 2, 3 lần tần số gốc; mặt trống tròn cho 1 – 1,59 – 2,14 – 2,30 – 2,65, những con số không có ước chung nên tổng không tuần hoàn và tai không gán nổi một cao độ. Cái nồi đồng dưới trống định âm kéo dãy ấy về gần 1 – 1,5 – 2 – 2,5, và trống bỗng hát được.
- Chiếc pô xe máy của bạn trong suốt ở đúng 572 Hz
Một buồng nở gấp 9 lần tiết diện ống cắt được 13,2 dB
- Tai nghe chống ồn ăn được tiếng máy bay nhưng chịu thua tiếng người nói
Muốn triệt 10 dB, sóng ngược pha phải khớp trong vòng 5,05% bước sóng
- Phòng tắm hát hay 1,92 giây — treo một tấm rèm là mất hai phần ba
Phòng tắm gạch men 2×2×2,5 m có thời gian vang 1,92 giây
- Vẩy tay 39 km/h, đầu roi da vượt tường âm thanh
Khúc quặt chạy dọc roi giữ nguyên động năng nhưng khối lượng nó phải kéo cứ teo dần, nên tốc độ tăng theo căn bậc hai: đầu roi nhẹ hơn gốc 1 000 lần thì nhanh gấp 31,6 lần. Chỉ cần bàn tay 10,85 m/s
- Sóng thần chạy 713 km/h giữa đại dương — và không con tàu nào nhận ra
Trên vùng biển sâu 4 000 m, sóng thần đi 198 m/s
- Bức tường chắn ồn cao 4 mét cắt được 19 dB tiếng còi, 11 dB tiếng động cơ
Âm không dừng ở mép tường mà nhiễu xạ vòng qua, và mức chắn chỉ phụ thuộc hiệu đường đi so với bước sóng. Với hình học điển hình, hiệu đường đi 0,92 m cho 20,4 dB ở 1 kHz nhưng chỉ 11,4 dB ở 100 Hz
- Sóng 15 giây về trước sóng 10 giây gần năm ngày — dù cùng ra đi từ một cơn bão
Trên biển sâu, sóng dài chạy nhanh hơn sóng ngắn: vận tốc nhóm bằng g·T/4π, tức 0,78 mét mỗi giây cho mỗi giây chu kỳ. Từ một cơn bão cách 10 000 km, sóng 15 giây tới sau 9,9 ngày còn sóng 10 giây phải 14,8 ngày
- Vỗ tay trước cầu thang, nó trả lại bạn một nốt trượt xuống Đô
Mỗi bậc thang trả về một tiếng vọng, và vì các bậc cách đều nhau nên chuỗi vọng ấy là một dao động tuần hoàn: bậc rộng 28 cm chặn trần ở 612 Hz. Càng lên cao đường đi càng chéo, cao độ tụt về cái sàn 524 Hz
- Cột khí cộng hưởng: bịt một đầu ống, nốt nhạc tụt cả quãng tám
Sáo và clarinet dài ngang nhau nhưng clarinet trầm hơn hẳn
- Đo tốc độ ánh sáng bằng một thanh sô-cô-la và lò vi sóng
Tắt đĩa xoay, quay 30 giây: sô-cô-la chảy thành vệt cách đều 6 cm
- Giao thoa sóng: công thức đếm vân và cái bẫy trường hợp biên
Công thức 2⌊d/λ⌋+1 mà học sinh nào cũng thuộc sẽ đếm thừa 2 vân đúng lúc d chia hết cho λ. Demo tương tác để thấy vân hyperbol thật, và cách đếm không bao giờ sai.
- Hiện tượng phách: phép trừ mà bạn nghe được
Hai âm 440 và 444 Hz đánh cùng lúc không ra hai nốt
- Hiệu ứng Doppler mà bạn nghe được
Xe phát đúng nốt La 440 Hz chạy ngang qua bạn
- Vì sao nghe được tiếng tàu hai lần: âm thanh trong vật rắn
Áp tai vào đường ray, bạn nghe đoàn tàu đến trước người đứng cạnh gần 3 giây mỗi cây số
- Sóng dừng trên dây đàn: vì sao một sợi dây chỉ chịu hát vài nốt
Hai đầu bị ghim chết, sợi dây chỉ chấp nhận những sóng có nửa bước sóng vừa khít số nguyên lần. Đó là lý do nhạc cụ có cao độ
- Thang decibel: vì sao tai người đếm bằng lôgarit
Từ ngưỡng nghe đến động cơ phản lực, cường độ âm trải 10.000 tỷ lần
- Thang đo động đất: vì sao M7 không phải "hơn M6 một tí" mà là hơn 31 lần
Thang độ lớn động đất là logarit: mỗi bậc nhân biên độ 10 lần và năng lượng 31,6 lần. Hiểu sai điều này là hiểu sai mọi bản tin
- Vì sao đàn piano cố ý chỉnh sai mọi nốt — và tại sao không ai nhận ra
Tai người mê các tỉ số nguyên 3/2, 5/4
Thiên văn
- Mùa hè Bắc bán cầu dài hơn mùa đông 4,66 ngày — Kepler biết vì sao
Bốn mùa chiếm bốn cung 90° bằng nhau trên hoàng đạo, nhưng xuân dài 92,75 ngày còn đông chỉ 88,99. Quỹ đạo Trái Đất tròn tới 139 phần triệu
- Điểm Lagrange: chỗ đậu của kính Webb nằm ở đúng 1% đường tới Mặt Trời
Kính James Webb ở cách Trái Đất 1,5015 triệu km
- Tìm hành tinh bằng cách đo một ngôi sao mờ đi 0,0084%
Trái Đất đi ngang trước Mặt Trời chỉ làm nó mờ đi (6 371/696 000)² = 84 phần triệu, trong 12,98 giờ. Sao Mộc dễ hơn 121 lần. Cả ngành săn ngoại hành tinh dựng trên một phép chia hai bán kính rồi bình phương
- Giới hạn Roche: Phobos đang bị xé, và Sao Hoả sẽ có vành đai
Dưới một khoảng cách nhất định, chênh lệch lực hút giữa hai đầu một vệ tinh vượt lực tự hút của chính nó. Với Sao Hoả ngưỡng ấy là 10 586 km
- San hô hoá thạch chép lại rằng một năm từng có 400 ngày
Thuỷ triều là cái phanh: nó rút mômen động lượng khỏi vòng quay Trái Đất rồi đổ sang quỹ đạo Mặt Trăng. Ngày dài thêm 1,8 ms mỗi thế kỷ, Mặt Trăng lùi 3,83 cm mỗi năm
- Sao Mộc kéo Mặt Trời lắc 45 km/h — và đó là cách ta tìm ngoại hành tinh
Khối tâm Mặt Trời–Sao Mộc nằm cách tâm Mặt Trời 742 000 km, tức 1,067 lần bán kính Mặt Trời
- Trên Sao Thuỷ, một ngày dài đúng bằng hai năm
Sao Thuỷ tự quay hết 58,646 ngày và đi hết quỹ đạo trong 87,969 ngày. Trừ hai nghịch đảo cho nhau ra 175,94 ngày
- Nghịch lý quỹ đạo: muốn đuổi kịp tàu phía trước, phi công phải phanh
Đốt động cơ về phía trước không đưa bạn tới gần hơn
- Nhật thực toàn phần: hai vòng tròn bằng nhau và một trùng hợp 400 lần
Mặt Trời rộng gấp 400 lần Mặt Trăng và cũng xa gấp 389 lần, nên hai đĩa trên trời suýt bằng nhau. Nhưng nón bóng tối của Mặt Trăng trung bình chỉ dài 373 575 km, dừng lại 4 454 km trên đỉnh đầu bạn
- Giữa trưa ở Hà Nội trôi 31 phút mỗi năm — và vết trôi ấy là một hình số tám
Hôm nay ở Hà Nội Mặt Trời lên cao nhất lúc 11 giờ 56, không phải 12 giờ. Quỹ đạo elip và trục nghiêng 23,4° kéo khoảnh khắc ấy trôi từ 11:40 đầu tháng 11 tới 12:11 giữa tháng 2
- Vì sao mọi chảo vệ tinh trên phố đều ngoảnh về một điểm trống trên trời
Chỉ đúng một độ cao khiến vệ tinh quay cùng nhịp Trái Đất: 35 786 km. Chảo ở Hà Nội phải ngẩng 51,6° để bắt Vinasat ở 132° Đ, ở TP.HCM là 57,9°. Cái giá của độ cao ấy là 493 ms trễ khứ hồi cho một cuộc gọi
- Vệ tinh chụp ảnh Trái Đất bay ngược chiều hành tinh — và luôn bấm máy lúc 10 giờ 30
Trái Đất phình xích đạo 21,4 km làm mặt phẳng quỹ đạo vệ tinh xoay dần. Chọn đúng góc nghiêng thì tốc độ xoay ấy khớp 0,9856 °/ngày với Mặt Trời
- Bay tới Sao Hoả: lỡ cửa sổ ba tuần là phải chờ thêm 26 tháng
Đường rẻ nhất tới Sao Hoả là nửa ellipse chạm cả hai quỹ đạo, mất 259 ngày và hai lần đốt tổng cộng 5,59 km/s. Muốn tới đúng chỗ hẹn, lúc rời Trái Đất hành tinh đỏ phải đang ở trước ta đúng 44,3°
- Chu kỳ Saros: nhật thực lặp lại sau 18 năm 11 ngày — và lệch 116° về phía Tây
223 tháng giao hội = 6 585,3211 ngày; 242 tháng giao điểm = 6 585,3575 ngày. Hai con số chỉ lệch nhau 52 phút, và chính sự trùng khớp suýt hoàn hảo ấy khiến nhật thực lặp lại. Nhưng 0,3211 ngày dư thành 7 giờ 42 phút Trái Đất quay tiếp: lần thực sau rơi xuống chỗ cách 116° kinh tuyến về phía Tây.
- Ngôi sao gần nhất nhích đúng bằng một đồng xu nhìn từ 2,7 km
Đi hết đường kính quỹ đạo Trái Đất
- Trên tiểu hành tinh 1 km, bước đi hơi nhanh là bạn bay luôn khỏi nó
Vận tốc thoát ly tỉ lệ thuận với bán kính, không phải với căn của nó
- Không sao băng nào nhanh hơn 72,8 km/s — và đó là một phép cộng
Vật còn thuộc hệ Mặt Trời không thể vượt 42,12 km/s khi đi ngang quỹ đạo Trái Đất. Cộng 29,78 km/s Trái Đất đang chạy, rồi cộng nốt lực hút của chính nó: trần cứng 72,76 km/s. Sàn là 11,10 km/s
- Trợ lực hấp dẫn: mượn tốc độ của Sao Mộc mà không tốn một giọt nhiên liệu
Trong khung của hành tinh, tàu vũ trụ vào và ra cùng một tốc độ
- Cung hoàng đạo của bạn đã lệch gần trọn một cung
Trục Trái Đất là một con quay khổng lồ đang tiến động: nó vẽ hết một vòng nón rộng 46,9° trong 25 772 năm. Trong 2 000 năm kể từ khi người ta lập bảng hoàng đạo, mọi mốc đã trôi 27,9°
- Bán kính Schwarzschild: vật nào cũng mang sẵn một hố đen bên trong
Nén Trái Đất còn 9 mm là ánh sáng hết đường ra. Công thức một dòng r_s = 2GM/c² định nghĩa hố đen
- Định luật Hubble: một đường thẳng đo được tuổi vũ trụ
Càng xa chạy càng nhanh, đều tăm tắp theo v = H₀d
- Định luật Kepler III: cả hệ Mặt Trời nằm trên một đường thẳng
T² = a³ nghe như câu thần chú để thuộc lòng
- Sao chổi Halley: lúc phóng 54 km/s, lúc bò chậm hơn máy bay
Cùng một hòn đá bẩn 11 km, sát Mặt Trời lao 54,6 km/s, ra rìa hệ chỉ còn 0,91 km/s
- Thuỷ triều: Mặt Trời kéo mạnh gấp 179 lần, sao Mặt Trăng vẫn thắng kiện?
Thuỷ triều không quan tâm ai kéo mạnh
- Tốc độ vũ trụ: khẩu đại bác của Newton và con số √2
Bắn ngang một viên đạn đủ nhanh và nó rơi mãi mà không chạm đất
- Vì sao Mặt Trăng không có không khí — còn Titan bé tí lại có
Bầu khí quyển là cuộc rượt đuổi giữa tốc độ thoát của hành tinh và cái đuôi nhanh nhất của phân bố Maxwell. Trái Đất thua hydro, thắng nitơ; Mặt Trăng thua tất; Titan nhỏ hơn Mặt Trăng nhưng lạnh cóng
- Vì sao mùa đông lạnh — dù tháng Một Trái Đất ở GẦN Mặt Trời nhất?
Sự thật ít ai tin: đầu tháng Một, Trái Đất gần Mặt Trời hơn tháng Bảy 5 triệu km
Chất lưu
- Bão cấp 12 đè lên cửa kính gần một tạ — còn mái nhà thì bị hút lên
Gió 33 m/s ép tường đón gió 54 kg mỗi mét vuông, nhưng mép mái chịu C_p = −1,2: nó bị kéo LÊN bằng 82 kg mỗi mét vuông, mạnh gấp 1,5 lần. Mái tôn 60 m² nhận 2,24 tấn nhấc thẳng đứng trong khi chỉ nặng 0,9 tấn
- Lặn sâu 60 cm, lực cản sóng chỉ còn 5% — nên luật bơi phải cấm lặn quá 15 mét
Sóng do cơ thể tạo ra tắt theo hàm mũ khi lặn xuống: ở tốc độ 2 m/s, chìm 60 cm là lực cản tạo sóng chỉ còn 5,3%. Đó là lý do vận động viên đạp chân cá heo dưới nước nhanh hơn bơi nổi
- Bong bóng nhỏ căng hơn bong bóng to: nối hai cái, cái nhỏ tự xẹp
Bong bóng đường kính 1 mm căng 200 Pa, đường kính 10 mm chỉ 20 Pa: nhỏ gấp mười thì căng gấp mười. Nối hai cái bằng một cái ống, trực giác nói chúng sẽ san bằng nhau
- Búa nước: khoá vòi quá nhanh, đường ống ăn cú đập 18 bar
Dòng nước 1,5 m/s bị chặn đứng dựng lên xung áp 18 bar
- Quả cầu lông 493 km/h: cứ 4 mét lại mất 63% tốc độ
Cú đập nhanh nhất thế giới rời vợt ở 493 km/h nhưng chạm vợt đối phương ở 94 km/h
- Cú sút xoáy: 8 vòng mỗi giây bẻ quả bóng đi 3 mét
Quả bóng 0,43 kg bay 30 m/s mà xoáy 8 vòng mỗi giây chịu một lực ngang 3,8 N suốt đường bay
- Đám mây trắng bồng bềnh nặng 500 tấn — và nó đang rơi thật, 1,2 cm mỗi giây
Một đám mây tích cỡ kilômét khối chứa 500 tấn nước lỏng, chia thành 120 triệu giọt mỗi mét khối. Mỗi giọt 10 micromet rơi theo định luật Stokes ở 1,2 cm/s
- Dây điện hú trong bão: gió 15 m/s cho gần đúng nốt Fa thăng
Gió 15 m/s qua sợi dây ⌀8 mm buông xoáy 375 nhịp mỗi giây
- Nước giếng khoan bạn uống hôm nay là cơn mưa của ba mươi năm trước
Trong tầng cát điển hình, nước ngầm nhích 0,288 mét mỗi ngày
- Drone 1 kg đứng yên tốn 44 W — cánh to gấp đôi chỉ còn 22 W
Treo lơ lửng không sinh công nào theo nghĩa cơ học, vậy mà drone 1 kg với bốn cánh ⌀25 cm vẫn phải đốt tối thiểu 44 W (thực tế ~63 W). Vì công suất tỉ lệ nghịch với đường kính cánh, nhân đôi cánh là giảm một nửa điện
- Giếng trời nhà ống bơm 5 000 m³ khí mỗi giờ, không tốn một watt điện
Chênh 10 °C trong–ngoài, giếng trời cao 15 m sinh hiệu áp 5,47 Pa
- Chênh 1 hPa trên 100 km là gió 60 km/h — và nó thổi dọc đường đẳng áp, không băng qua
Không khí lẽ ra phải chảy thẳng từ nơi áp cao sang nơi áp thấp, nhưng nó lại đi vòng quanh. Cân bằng giữa lực gradient áp và lực Coriolis cho gió chạy song song với đường đẳng áp: 60 km/h cho mỗi 1 hPa/100 km ở vĩ độ 20, nhưng 118 km/h ở vĩ độ 10 và chỉ 29 km/h ở vĩ độ 45.
- Cánh máy bay chỉ ngửa 4 độ để nâng 70 tấn — và 15 độ thì rơi
Mỗi độ góc tấn cho thêm đúng 0,11 đơn vị hệ số nâng, nên chiếc A320 70 tấn bay hành trình chỉ cần ngửa cánh 5°. Vượt quá 15° thì đường thẳng ấy gãy, lực nâng sụp
- Hẹp lòng ống 20%, lưu lượng còn 41%: luật luỹ thừa bốn
Lưu lượng chảy tầng tỉ lệ với r⁴, nên bóp lòng ống còn 80% là mất 59% nước: 0,8⁴ = 0,41. Nhưng chính cái ống sau bức tường nhà bạn lại không tuân luật ấy
- Hạ mực nước ngầm 1 mét, nước mặn dâng lên 40 mét
Nước biển nặng hơn nước ngọt đúng 2,5%, nên nước ngọt nổi trên nó như tảng băng: mỗi mét nhô trên mực biển phải có 40 mét cắm xuống dưới. Chạy ngược tỉ số ấy
- Cùng con mương, cùng độ dốc: lát bê tông thì nước chảy nhanh gấp 2,3 lần
Hệ số nhám của kênh đất là 0,030, của bê tông là 0,013
- Hồ dài 200 km hay 200 mét thì thành đập vẫn chịu đúng ngần ấy lực
Mỗi mét ngang của một con đập cao 100 m chịu 49,1 triệu newton
- Hai ngón tay bóp 40 N, má phanh ép xuống đĩa 173 kg
Xi-lanh chính ⌀11 mm đẩy piston kẹp ⌀32 mm nhân lực lên 8,46 lần, cộng tay đòn 5:1 nữa là 40 N thành 1 693 N
- Vặn quạt xuống một nấc: mất 20% gió, cắt 49% điện
Lưu lượng tỉ lệ n, áp tỉ lệ n², nhưng công suất tỉ lệ n³
- Thuyền băng chạy nhanh gấp 7,5 lần cơn gió đang đẩy nó
Với tổng góc cản chỉ 7°, thuyền băng chạy chếch 120° so với gió thật đạt 7,55 lần tốc độ gió; thuyền buồm nước (góc cản 30°) trần đúng 2,00 lần. Bí mật không nằm ở cánh buồm mà ở chỗ gió biểu kiến tự mạnh lên khi thuyền tăng tốc.
- Tia nước từ vòi rơi 20 cm đã thon còn nửa đường kính
Nước rời vòi ở 0,5 m/s, rơi 20 cm là đã nhanh gấp bốn
- Thuyền gỗ 10 mét: 14 km/h là bức tường, máy gấp mười cũng vô ích
Mọi thân tàu lướt nước đều đụng trần ở v = 1,25·√L: thuyền 10 m dừng ở 14,2 km/h, ghe 6 m ở 11 km/h. Lý do không phải công suất mà là con sóng do chính nó tạo ra
- Bồn nước 1 m³ thủng một lỗ 5 mm: bao lâu thì cạn?
Lỗ ⌀5 mm ở đáy bồn 1 m² tháo cạn 1 mét nước trong 6,4 giờ lý tưởng, 10,3 giờ nếu tính hệ số co dòng 0,62. Chai 1,5 lít thì công thức nói 2,7 giây
- Không tia nước nào dài vô hạn: mọi tia đều phải vỡ thành giọt
Sức căng bề mặt chọn sẵn một bước sóng
- Phản lực vòi cứu hoả gấp ĐÔI con số 'áp suất nhân tiết diện' — hệ số 2 đến từ đâu
Trực giác nói: áp suất nhân tiết diện. Đầu vòi ⌀25 mm ở 6 bar cho A·Δp = 295 N. Đo thật ra 589 N
- Xi-phông: đỉnh ống cao 0,5 m hay 5 m thì nước chảy nhanh y hệt nhau
Nước leo lên dốc rồi chảy xuống, và tốc độ ra chỉ phụ thuộc đúng một thứ: đầu ra thấp hơn mặt bể bao nhiêu. Nâng đỉnh ống từ 0,5 m lên 5 m
- Xô nước có tần số riêng 1,74 Hz — đúng bằng nhịp bước chân của bạn
Mặt nước trong bình tròn có tần số dao động riêng: xô bán kính 15 cm sâu 25 cm cho 1,74 Hz, rơi thẳng vào dải nhịp đi bộ 1,6–2,0 bước/giây. Cốc cà phê 3,38 Hz thoát được bậc một
- Sau lưng chiếc A380 là hai cơn lốc 28,5 m/s — và chúng sống thêm ba phút
Cái cánh đang nâng 560 tấn để lại một lưu số 895 m²/s, cho gió quay 28,5 m/s ở cách lõi 5 mét
- Áp suất khí quyển và cái trần 10 mét của mọi máy bơm hút
Không máy bơm nào hút được nước lên quá 10,3 m
- Huyết áp là bài toán cột nước: vì sao đứng dậy nhanh thì hoa mắt, và hươu cao cổ cần tim 12 kg
Máu tuân Δp = ρgh như mọi chất lỏng: não người đứng hụt 31 mmHg so với tim, mắt cá chân dôi 100. Từ cơn hoa mắt buổi sáng tới trái tim quái vật của hươu cao cổ
- Lực đẩy Archimedes: vì sao tảng băng giấu 92% dưới nước
Vật nổi chìm đúng phần trăm bằng tỉ số khối lượng riêng
- Mao dẫn: nước tự leo cao bao nhiêu — và vì sao cây 100 mét cần mưu khác
Ống hẹp một nửa, nước leo cao gấp đôi: h = 2γ/ρgr đưa nước lên 30 cm trong khe giấy thấm. Nhưng cây chò cao trăm mét thì mao dẫn chào thua
- Nguyên lý Bernoulli: chỗ nước chảy nhanh lại là chỗ áp suất thấp
Trực giác nói chỗ thắt ống phải 'dồn ép' hơn
- Nhện nước đi trên mặt hồ — và luật chơi khắc nghiệt của kích thước
Mặt nước là tấm màng đỡ được 73 micro-newton mỗi milimét mép chân. Nhện nước 10 mg dư sức gấp 45 lần; người 60 kg cần 8 km đường mép. Sức căng bề mặt không chê ai
- Số Reynolds: vì sao vi khuẩn bơi như người kẹt trong mật ong
Cùng một thứ nước, cá lướt băng băng còn vi khuẩn thấy đặc quánh như nhựa đường
- Túi snack phồng căng trên máy bay: hàm mũ của bầu trời
Khí quyển giảm nửa áp suất sau mỗi 5,8 km
Khí hậu & thời tiết
- Mưa đá không thể to quá 24 cm — và kỷ lục thế giới là 20,3 cm
CAPE là năng lượng nổi của mỗi kilogram không khí. Đổi trọn sang động năng, CAPE 4 000 J/kg cho dòng thăng 89 m/s
- Nhân đôi CO₂ chỉ thêm 3,7 watt mỗi mét vuông — bằng một bóng đèn ngủ trên mỗi ô gạch sân nhà
Tác động của CO₂ đi theo logarit chứ không theo lượng: mỗi lần nhân đôi nồng độ thêm đúng 3,71 W/m². Từ 280 lên 420 ppm là 2,17 W/m², chưa tới 1% của 240 W/m² Trái Đất hấp thụ
Dao động
- Quả cầu 660 tấn treo giữa Taipei 101 để làm gì
Một khối nặng 1% toà nhà, treo đúng tần số, kéo đỉnh cộng hưởng từ 50 lần xuống 11,5 lần
- Xích đu: mỗi lần đứng lên ở đáy, động năng nhân 1,29 lần
Đứng lên ở điểm thấp nhất, ngồi xuống ở hai đầu
- Chỉ 66 người là đủ đưa hệ số cản của một nhịp cầu về không
Cầu Millennium London đóng cửa hai ngày sau khi mở. Không phải cộng hưởng: mỗi người đi bộ trên mặt cầu đang lắc là một cái giảm chấn mang dấu âm, 300 N·s/m. Với nhịp 113 tấn, 1,0 Hz, ζ = 0,7 %, đúng 66 người là tổng cản về 0
- Con lắc Foucault ở Hà Nội cần 67 giờ mới quay hết một vòng
Ở Paris mặt phẳng dao động quay 11,33° mỗi giờ, trọn vòng sau 31,8 giờ. Ở Hà Nội chỉ 5,39°/giờ
- Nghiêng bản lề đúng một độ: cần 50 cm, chu kỳ 10,7 giây
Muốn một con lắc chu kỳ gần 11 giây, sách vở bảo phải treo dây dài 28,6 mét. Có lối tắt: đặt cần nằm ngang rồi nghiêng trục quay lệch 1° khỏi phương thẳng đứng
- Cây đũa dựng ngược không chịu đổ: chỉ cần rung chân đế 32 lần mỗi giây
Cây đũa 30 cm dựng ngược, chân đế rung biên độ 1 cm: vượt 31,5 Hz là nó đứng thẳng, lên 45 Hz thì gạt nghiêng 60° vẫn tự bò về. Cả điều kiện gói trong một tích duy nhất
- Cây gậy 1 mét lắc nhanh hơn con lắc dây 1 mét — 18%
Treo một cây gậy 1 m ở đầu, nó lắc hết một chu kỳ trong 1,64 giây
- Dây dày gấp đôi thì cứng gấp mười sáu lần
Độ cứng xoắn của một sợi dây đi theo lũy thừa BỐN của đường kính. Sợi thép 0,5 mm dài 1 m chỉ có κ = 4,85×10⁻⁴ N·m/rad và đưa một thanh tạ 100 g qua lại mỗi 9 giây; đổi sang dây 1 mm là cứng gấp 16 lần, nhanh gấp 4.
- Miếng cao su chống rung: dưới ngưỡng √2 nó làm rung mạnh thêm
Kê cục nóng điều hoà lên đệm cao su không phải lúc nào cũng đỡ rung. Nếu tần số máy chưa vượt 1,414 lần tần số riêng của đệm, lực truyền xuống sàn còn TĂNG
- Gương xe máy chỉ mờ ở đúng một tua máy
Cần gương là một dầm công-xôn: thép đường kính 8 mm dài 20 cm mang đầu gương 150 g có tần số riêng 50,5 Hz
- Hai con lắc nối lò xo: quả A đứng im hoàn toàn sau 4,4 giây
Nối hai con lắc giống hệt nhau bằng một lò xo yếu, đẩy một quả: sau 4,39 giây toàn bộ năng lượng nằm ở quả kia và quả đầu đứng im tuyệt đối. Rồi mọi thứ chảy ngược lại, đúng nhịp, mãi mãi
- Máy đánh nhịp: trượt quả nặng lên cao 10 cm, nhịp rơi từ 201 xuống 41
Quả nặng bạn trượt trên cần máy đánh nhịp nằm TRÊN trục quay, nên nó trừ đi mô-men hồi phục thay vì cộng vào. Trượt từ 1 cm lên 11 cm, nhịp tụt từ 201 xuống 41
- Chu kỳ con lắc đơn có thật sự không phụ thuộc biên độ?
T = 2π√(L/g) nói biên độ không thành vấn đề
- Cộng hưởng: vì sao cú đẩy nhỏ đúng nhịp thắng cú đẩy lớn sai nhịp
Đẩy xích đu đúng nhịp, biên độ nhân lên hàng chục lần so với đẩy tĩnh. Đường cong cộng hưởng cho thấy lý do
- Dao động tắt dần: vì sao giảm xóc tốt không được phép quá tốt
Cản yếu thì xe nhún mãi, cản mạnh thì xe lì đơ
Điện học
- Cầu chì 10 A không đứt ở 13 A — nhưng ở 100 A nó đứt trong 6 phần nghìn giây
Dây chảy nóng nhanh đến mức không kịp toả nhiệt, nên thứ làm nó đứt là tích I²t chứ không phải một dòng ngưỡng. Với cầu chì 10 A (I²t ≈ 60 A²s): 100 A đứt sau 6,0 ms, 1 000 A đứt sau 60 micro giây
- 40 oát đủ để giết bạn, còn ấm siêu tốc 2 000 oát thì vô can
Tay ướt, điện trở người tụt còn 1 000 Ω: 220 V đẩy 183 mA qua lồng ngực
- Cọc tiếp địa dài gấp đôi chỉ giảm được 44% điện trở — đất không chịu mặc cả
Cọc 2,4 m trong đất 100 Ω·m cho 40,4 Ω, và 76% con số ấy nằm gọn trong vòng đất bán kính 80 cm quanh cọc. Đóng cọc dài gấp đôi chỉ còn 22,5 Ω
- Dây điện đứt xuống ruộng: một bước chân là 1 311 volt
Dòng chạm đất toả ra hình phễu và thế đất rơi theo 1/r. Với 200 A vào đất ruộng ẩm, ở cách điểm chạm 1 mét, một bước chân 70 cm đã chênh nhau 1 311 volt; ra tới 10 mét chỉ còn 20,8 V. Đó là lý do quy tắc thoát hiểm là chụm chân lê từng bước, không phải chạy.
- Ba dòng 10 ampe cộng lại bằng 0
Trong tủ điện ba pha cân bằng, ba dòng 10 A cộng lại đúng bằng 0 và dây trung tính nằm chơi. Chỉ cần lệch thành 9–10–11 A, nó gánh ngay 1,73 A
- Sụt 0,1 vôn ở chỗ tiếp xúc lỏng: điểm đó đang ở 167 °C
Nhiệt độ chỗ tiếp xúc chỉ phụ thuộc sụt áp ngang qua nó
- Bình ắc quy 100 Ah xả nhanh chỉ còn 47 Ah — dung lượng không phải một con số
Ampe-giờ ghi trên bình luôn kèm một điều kiện ngầm: xả trong 20 giờ. Rút 100 A thay vì 5 A, cùng cái bình ấy chỉ trả lại 47,3 Ah và cạn sau 28 phút
- Hai cách hạ tốc quạt: một cách đốt bỏ 27,5 oát, một cách đốt 0
Muốn dòng qua quạt còn một nửa, bạn có thể mắc nối tiếp 440 Ω điện trở
- Đường dây 500 kV: vì sao mỗi pha phải bó bốn dây
Không khí đánh thủng ở 30 kV/cm. Một dây trần đường kính 3 cm mang 500 kV có điện trường bề mặt 29,6 kV/cm
- Điện trở song song: vì sao tổng lại nhỏ hơn cả nhánh nhỏ nhất
Mắc thêm điện trở mà tổng trở giảm đi
- Mạch RC: chiếc thang 63% mà mọi tụ điện đều leo
Tụ nạp không bao giờ đầy
- Vì sao đường dây tải điện phải cao thế: câu chuyện của I²R
Cùng 100 MW: gửi ở 110 kV mất 8% dọc đường, ở 500 kV chỉ mất 0,4%. Còn thử gửi ở 10 kV thì phép tính trả về điều phi lý
Lượng tử
- 2,828: con số đóng đinh vào niềm tin rằng thế giới có sẵn câu trả lời
Nếu mỗi photon mang sẵn câu trả lời cho mọi góc đo, một tổng gọi là S không thể vượt quá 2
- Ánh sáng phanh nguyên tử với gia tốc 92 000 g
Một nguyên tử natri bay 570 m/s lao vào chùm laser ngược chiều sẽ đứng khựng sau 18 cm, với gia tốc hãm 9,07×10⁵ m/s²
- Vì sao một bóng đèn không bao giờ thành laser: tỉ số 10⁻³³
Ở 300 K, tỉ lệ nguyên tử nằm sẵn ở mức trên của vạch đỏ 632,8 nm là 1,2×10⁻³³
- Bức tường 8 nanomet trong thẻ nhớ — và electron vẫn rò qua nó
Mỗi bit trong thẻ nhớ là chừng hai chục electron bị nhốt sau lớp oxit dày 8 nanomet
- Hiệu ứng quang điện: ánh sáng không cho góp tiền lẻ
Chiếu đèn đỏ cực mạnh vào natri cả năm
- Nguyên lý bất định: lý do thật khiến nguyên tử không sụp đổ
Ép electron vào góc càng chặt, vận tốc nó càng nhoè rộng
Hạt nhân
- Ghép chu kỳ 8,02 ngày với chu kỳ 80 ngày, được 7,29 — ngắn hơn cả hai
Hai đồng hồ chạy song song trong tuyến giáp: hạt nhân tự phân rã với chu kỳ 8,02 ngày, thận thải i-ốt với chu kỳ 80 ngày. Ghép lại không ra trung bình mà ra 7,29 ngày, vì nghịch đảo mới là thứ cộng được. Cùng phép cộng ấy quyết định bệnh nhân uống 3,7 GBq phải ngủ riêng mấy đêm
- Mặt Trời cháy bằng một điều bất khả: proton thiếu 532 lần năng lượng vẫn hợp nhất
Hai proton phải vượt hàng rào Coulomb 720 keV mới chạm được nhau, nhưng lõi Mặt Trời chỉ cho chúng 1,35 keV
- 0,65% số neutron đến muộn — và đó là toàn bộ lý do lò hạt nhân điều khiển được
Trong 1000 neutron sinh ra từ phân hạch U-235 có 6,5 hạt đến muộn vài giây thay vì tức thì. Chỉ 0,65% ấy kéo thời gian nhân đôi công suất từ 0,069 giây lên 49,8 giây
- Máy PET: mỗi ca chụp là một liều phản vật chất, và một trần độ nét 2,7 mm
Positron trong thuốc PET đi lạc nửa milimét rồi gặp electron và biến mất, để lại hai photon 511 keV bay ngược nhau
- Rút hết thanh điều khiển rồi, lò 3 000 MW vẫn toả 33 megawatt suốt một giờ sau
Ngay sau khi dừng phản ứng dây chuyền, lò vẫn phát 6,4% công suất từ phân rã của mảnh vỡ phân hạch. Một giờ sau vẫn còn 1,1%
- 0,29 microgram americi trên trần nhà bạn — và tờ giấy chặn được nó
Hạt alpha 5,5 MeV từ americi-241 trong đầu báo khói đi 4,2 cm trong không khí rồi dừng, và chỉ xuyên 40 micromet vào mô
- Chu kỳ bán rã: không hạt nào biết tuổi của mình
Định luật phóng xạ mượt mà N = N₀·2^(−t/T) thực ra là hàng nghìn cú gieo xúc xắc cộng lại. Với 16 hạt, 'định luật' chỉ là lời gợi ý
- Ngọn núi sắt: một đường cong giải thích cả bom H, lò hạt nhân lẫn cái chết của các vì sao
Vì sao nhiệt hạch VÀ phân hạch
Tương đối
- Proton trong LHC chậm hơn ánh sáng đúng 2,7 mét mỗi giây
Ở 7 TeV, proton có γ = 7 461 và chạy với vận tốc 0,999999991 c
- E = mc²: một gram vật chất trị giá bao nhiêu năng lượng
Hệ số c² = 9×10¹⁶ biến một gram thành 21 kiloton TNT
- Giãn thời gian: hạt muon không đủ tuổi để chạm đất — vậy mà vẫn tới
Muon sinh ở độ cao 15 km, sống 2,2 micro giây
- GPS chạy bằng thuyết tương đối: 38 micro-giây quyết định bạn đang ở làn nào
Đồng hồ vệ tinh GPS mỗi ngày trôi nhanh 38 µs so với mặt đất
Mô phỏng
- AI giải bài vật lý — và bốn cách phát hiện nó sai
Mô hình ngôn ngữ dựng phương trình rất tốt nhưng tính toán nhiều bước thì hay sai, mà đáp án sai lại trông rất hợp lý. Bốn cách kiểm tra, và vì sao không cách nào đủ một mình.
- Con lắc đôi: lệch một phần nghìn radian, mất khả năng dự đoán
Hai con lắc đôi giống hệt nhau trừ 0,001 radian ở góc thả. Bảy giây sau chúng là hai hệ khác hẳn
- Công thức ném xiên trong sách giáo khoa sai bao nhiêu?
Tầm xa R = v₀²sin(2θ)/g chỉ đúng trong chân không. Ném hết sức một quả bóng tennis, công thức này nói nó bay xa gấp đôi thực tế