Những phát minh trong Vật lý học

Trích từ cuốn sách “Thế giới phát minh” (Le Livre mondial des Inventions), tập III. Sách gồm 4 tập, do Valérie-Anne Giscard d’Estaing chủ biên, NXB Khoa học và Kỹ thuật, HN, 1994.

MẪU CHUẨN

Cân và đo

Những đơn vị đo lường đầu tiên thường rất phù hợp với kích thước cơ thể người: ngón tay, cẳng tay, khoảng cách giữa đỉnh mũi và đầu bàn tay của đức vua đối với người Anh thời Trung Đại (iat) – hoặc với các hoạt động của thân thể: bước đi và khoảng cách tương đương với một giờ đi bộ.

Sau một thời gian dài hình thành các đơn vị đo lường thì sự phát triển khoa học và kỹ thuật đòi hỏi phải áp đặt trong thực tiễn một hệ thống đo lường chặt chẽ. Với sự thiết lập hệ mét thập phân thì ở nước Pháp đã chám dứt tình trạng lôn xộn.

Ở các nước Ănglo-Xắcxông, mãi đến nửa sau của thế kỷ XX hệ quốc tế SI mới được chấp nhận. Mãi tới năm 1980 nước Anh mới chấm dứt giai đoạn thích ứng với hệ mét.

Hệ mét (1795)

Ở Pháp, nguyên tắc bắt buộc áp dụng các đơn vị đo đã được ấn định trong Công ước theo sắc lệnh ngày 18 tháng nảy mầm năm thứ III của nước Cộng hòa, tức 7-4-1795. Sắc lệnh đó thiết lập hệ mét, ấn định danh mục các đơn vị và lần đầu tiên đã định nghĩa mét một cách hợp pháp. Một định nghĩa mới của mét đã được đưa ra vào năm 1983.

Mặt khác, đơn vị khối lượng là kilogam.

Ngày 22 tháng 6 năm 1799, những mẫu chuẩn đầu tiên của mét và kilogam đã được đặt ở Viện lưu trữ quốc gia Pháp, tại Paris. Cũng năm đó, ở Pháp, đạo luật ngày 19 tháng Giá năm VII (tức ngày 10-12-1979) quy định bắt buộc áp dụng hệ mét. Việc sử dụng hệ mét tiến triển rất chậm.

Hệ đơn vị quốc tế SI (1960)

Năm 1960, hệ đơn vị này đã xác định 7 đơn vị cơ bản từ đó suy ra các đơn vị khác. Đó là các đơn vị:

- Độ dài (mét);

- Khối lượng (kilogam);

- Thời gian (giây);

- Cường độ dòng điện (ampe);

- Nhiệt độ (kenvin, vốn tương đương với Celsius, song thang Kenlvin xuất phát từ không độ tuyệt đối chứ không phải 0oC; 00C = 276,16 K);

- Lượng chất (mol);

- Cường độ sáng (canđela).

TĨNH HỌC VÀ CƠ HỌC

Tĩnh học (thế kỷ XVI-XVII)

Nhà bác học xứ Flandre S. Stevin (1548-1620), gọi là Simon de Bruges, được coi là người sáng tạo ra tĩnh học thời nay. Tĩnh học là khoa học nghiên cứu sự cân bằng của các vật thể, cũng như các điều kiện tạo nên sự cân bằng đó. Thiên tài đi trước Stevin là Archimède (287-212 tr. CN), người Hy lạp ở Syracuse.

Trọng tâm (thế kỷ II tr. CN)

Nhà bác học thời cổ đại là Archimède, người Hy Lạp sinh ra ở Syracuse vào năm 287 trước CN, ông là người đầu tiên đã xác định được trọng tâm của những vật rắn đồng chất có hình dạng xác định như hình trụ, hình cầu và hình nêm. Archimède đã phát triển khái niệm đó trong tác phẩm Sách về sự cân bằng. Ở đó, ông cũng đã trình bày một lý thuyết đòn bẩy chặt chẽ nhất.

Cân (khoảng 3500 tr. CN)

Khoảng 3500 trước CN, để cân lúa mì hoặc vàng, người Ai Cập đã sử dụng cân hai đĩa treo trên một tay đòn.

Cân thiên bình (thế kỷ X tr. CN)

Loại cân này có hai tay đòn không đều do người Trung Quốc phát minh ra vào thế kỷ X trước CN, được những dân du mục cưỡi ngựa mang đến phương Tây khoảng gần trước khi chúa Giêsu ra đời. Hiện nó vẫn đang được sử dụng.

Cân Roberval (1670)

Năm 1670, nhà toán học, vật lý và cơ học Pháp G. P. de Roberval (1602-1675) đã giới thiệu một trong những phát minh của mình với Viện hàn lâm Khoa học Paris. Đó là cái cân hai đĩa được đỡ bởi một đòn cân và gắn với một đòn đỡ bởi hai cọc cứng dẫn hướng cho chuyển động của chúng.

Một thời gian dài, cân Roberval là phổ biến nhất trong các loại cân thương mại. Nó đã được thay thế bởi cân Roberval bán tự động rồi sau đó bởi cân điện tử.

Cân nhanh nhất trên thế giới (1988)

Được tổ chức Pháp Saviphar hiệu chỉnh, loại cân này, được gọi là Regulator II, là một hệ thống đo lường mới có gắn với máy tính cho phép cân được hơn hai trăm lần trong một phút. Vậy nên nó là loại cân nhanh nhất trên thế giới, có thể sử dụng trong nhiều lĩnh vực cần chính xác như trong công nghiệp dược hoặc công nghiệp chất nổ. Nhờ lắp máy vi tính và lực kế điện tử tự động nên độ chính xác của cân vào cỡ 1/10.000.

Thủy tĩnh học

Nguyên lý Archimède

Archimède (287-212 tr. CN) là người đầu tiên đã phát biểu nguyên lý vật nổi mang tên ông: toàn bộ vật nhúng trong một chất lưu (lỏng hoặc khí) ở cân bằng trong đó sẽ chịu một lực đẩy thẳng đứng, hướng từ dưới lên trên, bằng trọng lượng của chất lưu bị vật chiếm chỗ và đặt tại trọng tâm phần chất lưu bị chiếm chỗ.

Ơrika!

Ta biết rằng sau khi tìm ra nguyên lý mang tên ông, Archimède đã thốt lên “Ơrika!” (ta tìm thấy rồi!). Những tình tiết quanh khám phá đó được biết đến ít hơn: người ta kể rằng tên bạo chúa thành Syracuse, Hiéron II, một kẻ bản tính đa nghi, đã giao vàng ròng cho một người thợ kim hoàn để đúc và chạm một chiếc vương miện. Archimède đã được giao nhiệm vụ kiểm tra công việc của người thợ thủ công đó. Lúc bây giờ ông đã có ý nhấn chìm vào trong một cái chậu đầy ắp nước trước hết là vương miện, rồi sau đó là vàng và bạc cùng trọng lượng như trọng lượng của vương miện. Người ta kể rằng sau mỗi lần nhúng như thế ông lại cân nước trào ra.

Cuối cùng ông đã phát hiện ra con số của lần cân đầu nằm giữa các con số của hai lần cân sau. Và đó là bằng chứng rằng vương miện đã được làm từ một hỗn hợp của vàng và bạc. Và thế là người thợ kim hoàn, kẻ đã ăn cắp vàng ròng phải sửa lại vương miện.

Nghịch lý thủy tĩnh (1586)

Nhà toán học và vật lý học xứ Flandre S. Stevin (1548-1620), gọi là Simon de Bruges, nhân viên thanh tra đê điều của chính phủ Hà Lan và với chức đó, ông trực tiếp quan tâm tới các lực bên trong các chất lỏng và là người đầu tiên tiến hành nghiên cứu khoa học thực sự về chúng.

Năm 1586, xuất hiện ba cuốn sách cơ học của ông. Ở đó ông đã trình bày nghịch lý thủy tinh nổi tiếng: áp suất của một chất lỏng lên đáy của bình chứa chỉ phụ thuộc vào độ cao so với đáy bình của chất lỏng và không phụ thuộc vào hình dạng bình chứa. Ngược lại, trọng lượng của chất lỏng chứa ở trong lại phụ thuộc vào hình dạng bình chứa.

Hệ thức cơ bản (1651-1654)

Năm 1663, đã xuất hiện “Khảo luận về sự cân bằng của các loại rượu” của B. Pascal (1623-1662). Trong công trình viết giữa các năm 1651 và 1654 đó, Pascal đã phát biểu lại theo ý ông nghịch lý thủy tĩnh do Stevin nêu lên: hiệu áp suất lực giữa hai điểm trong một chất lỏng ở cân bằng bằng trọng lực của cột chất lỏng có độ cao bằng hiệu các độ cao của hai điểm. Về sau từ đó suy ra nguyên lý bình thông nhau.

Định lý cơ bản

Vẫn xuất phát từ hệ thức cơ bản, Pascal đã rút ra định lý cơ bản của ông: Toàn bộ phần áp suất tăng ở một điểm trong một chất lỏng không nén được ở cân bằng đều được truyền nguyên vẹn sang tất cả các điểm của chất lỏng đó.

vatly (Theo vlsp)