vật lý trong thế giới sinh vật

I.M.VARIKASO – B.A.KIMBARO V.M.VARIKASO Người dịch: ĐẶNG CHUNG 1 VẬT LÝ Trong THẾ GIỚI SINH VẬT I.M.VARIKASO – B.A.KIMBARO V.M.VARIKASO Người dịch: ĐẶNG CHUNG 2 LỜI NÓI ĐẦU Những định luật vật lý không phải chỉ áp dụng trong các thiết bị và máy móc tinh vi, mà còn thể hiện trong các hiện tượng của thế giới sinh vật. Tuy vậy, trong thế giới của sự sống, rất nhiều định luật không được thể hiện một cách rõ nét, do đó chỉ có quan sát bằng cặp mắt giàu kinh nghiệm mới ghi nhận được chúng. Các tác giả cuốn sách tham khảo này sẽ giới thiệu với các bạn đọc trẻ tuổi sự thể hiện của những định luật vật lý đủ mọi loại trong thế giới thực vật và động vật. Sách gồm có phần câu hỏi và phần giải đáp. Hình thức trình bày tài liệu như thế, theo ý chúng tôi, sẽ tạo điều kiện cho bạn đọc lĩnh hội một cách tích cực thực tế xung quanh mình và phát triển tư duy vật lý. Bạn đọc thoạt đầu nên tự tìm cách trả lời câu hỏi, rồi sau đó mới dùng phần giải đáp để kiểm tra lại câu trả lời của mình. I.M.VARIKASO – B.A.KIMBARO V.M.VARIKASO Người dịch: ĐẶNG CHUNG 3 Nội dung các câu hỏi không ra ngoài chương trình vật lý của trường phổ thông, tuy vật, để hiểu được nhiều câu trong số những câu hỏi này, các bạn cần nắm vững chương trình giảng dạy của nhà trường, và biết cách áp dụng những kiến thức học được vào thực tế. Khi viết cuốn sách này chúng tôi có sử dụng các tạp chí “Thiên nhiên”, “Khoa học và đời sống”, “Tri thức là sức mạnh”, “Kỹ thuật cho thanh niên”, và nhiều sách báo trong và ngoài nước về vật lý, sinh học, phỏng sinh học và y học. CÁC TÁC GIẢ I.M.VARIKASO – B.A.KIMBARO V.M.VARIKASO Người dịch: ĐẶNG CHUNG 4 PHẦN I CÂU HỎI CHƯƠNG I CƠ HỌC 001. Lúc chạy để tránh con cho đuổi bắt, con cáo thường thoát thân bằng cách bất thình lình rẽ ngoặt sang hướng khác, đúng vào lúc con chó định ngoặm nó (Hình 1). Tại sao làm như vậy chó lại khó bắt được cáo? I.M.VARIKASO – B.A.KIMBARO V.M.VARIKASO Người dịch: ĐẶNG CHUNG 5 Hình 1 002. Tại sao khi nhổ cỏ dại không nên dứt quá đột ngột, kể cả khi rễ cỏ bám trong đất không được chắc? 003. Tại sao trước khi nhảy người ta lại phải nhún xuống một chút? I.M.VARIKASO – B.A.KIMBARO V.M.VARIKASO Người dịch: ĐẶNG CHUNG 6 004. Tại sao chạy lấy đà trước, ta lại nhảy được xa hơn là đứng tại chỗ nhảy ngay? 005. Tại sao diễn viên xiếc ngồi trên lưng ngựa đang phi nhanh, nhảy lên cao, khi rơi xuống lại vẫn đúng vào yên ngựa? 006. Khi bị trượt chân, hay bị vấp người ta ngã như thế nào? 007. Một số cây họ đậu đã lợi dụng quán tính để phát tán hạt như thế nào? 008. Khi tàu đi vào các vùng biển nhiệt đới ở Ấn Độ Dương và Đại Tây Dương các thủy thủ thường thấy có những con cá bay trên mặt biển để trốn tránh cá dữ. Thoạt đầu, chúng lấy đà, rồi quẫy mạnh đuôi, vọt lên khỏi mặt nước và bay một quãng dài đến 150 m. Bay như thế cá thường bị rơi vào boong tàu (Hình 2). Tại sao chúng không đổi được hướng bay? I.M.VARIKASO – B.A.KIMBARO V.M.VARIKASO Người dịch: ĐẶNG CHUNG 7 Hình 2 009. Có nhiều động vật khi ở dưới nước lên đều lắc mình rũ nước. Các động vật đó đã áp dụng định luật vật lý nào? 010. Hãy giải thích, tại sao lúc rơi xuống, các vận động viên thể thao nhảy cao và nhảy dài phải co hai chân lại? 011. Những định luật vật lý nào được áp dụng trong lúc chọn hạt giống bằng máy quạt hòm? 012. Lớp lông co giãn được ở gang bàn chân con thỏ có ý nghĩa gì? 013. Tại sao trong lúc bay, cánh con bướm lại vỗ chậm hơn cánh con ong vẽ? I.M.VARIKASO – B.A.KIMBARO V.M.VARIKASO Người dịch: ĐẶNG CHUNG 8 014. Căn cứ vào đâu để giải thích khả năng cơ động nhanh của các động vật nhỏ, so với các động vật lớn? 015. Trọng tải bổ sung con người phải chịu ở trong tên lửa lúc phóng tên, phụ thuộc vào gia tốc hay vận tốc chuyển động? 016. Galileo Galilei viết: “Ai mà không biết, khi con ngựa rơi từ độ cao ba bốn khuỷu tay 1 xuống sẽ bị gãy chân, nhưng con chó cùng từ độ cao ấy rơi xuống lại không việc gì, và con mèo bị ném từ độ cao tám mươi khuỷu tay xuống vẫn hoàn toàn vô sự; tương tự như vậy, côn trùng thuộc bộ cánh thẳng, có rơi từ đỉnh ngọn tháp xuống, hoặc con kiến dù rơi từ Mặt Trăng xuống cũng không làm sao cả”. Tại sao các côn trùng nhỏ bé bị rơi từ nơi rất cao xuống hoàn toàn không việc gì, còn động vật lớn sẽ chết? 017. Tại sao người điều khiển bánh lái uốn mình cho ăn nhịp với người chèo, sẽ làm tăng thêm được vận tốc của thuyền? (Hình 3) 1 Khuỷu tay: đơn vị đo chiều dài cổ, đúng vào khoảng 1 000 năm trước Công nguyên. Một khuỷu tay bằng hai mươi “ngón cái”, vào khoảng 540 mm (N.D). I.M.VARIKASO – B.A.KIMBARO V.M.VARIKASO Người dịch: ĐẶNG CHUNG 9 Hình 3 018. Tại sao một người đang chạy, đột nhiên muốn đi quanh một cái cột hay một thân cây, phải lấy một tay ôm lấy cột hay thân cây? 019. Bạn hãy quan sát kỹ sự chuyển động của con cá và con đỉa. Định luật thứ ba của Newton đã được vận dụng như thế nào trong sự chuyển động của chúng? 020. Có động vật nào chuyển động theo lối chuyển động của tên lửa không? 021. Con sóc cần có cái đuôi lớn để làm gì? Và cả đối với con cáo nữa? 022. Tại sao cá măng bơi trong nước nhanh hơn nhiều, so với các loài cá khác? 023. Trong lúc bơi nhanh có một số cá ép vây sát vào mình để nhằm mục đích gì? I.M.VARIKASO – B.A.KIMBARO V.M.VARIKASO Người dịch: ĐẶNG CHUNG 10 024. Tại sao khó cầm được con cá còn sống trong tay? 025. Người ta đã xác định được là cá heo bơi rất nhanh, ví dụ: trong 10 giây chúng bơi được 100 m. Qua tính toán cho thấy tỉ khối của nước lớn gấp 800 lần tỉ khối không khí. Giải thích như thế nào về sự bơi nhanh của cá heo? 026. Các loài cá biển nhỏ thường bơi thành từng đàn. Hình dạng của đàn cá trông giống như một giọt nước. Tại sao hình dạng của đàn cá lại như vậy. 027. Những lông mọc trên bề mặt thân giun đất có ý nghĩa gì đối với sự di chuyển của nó? 028. Như mọi người đều biết, một số loài chim khi di cư xa đã bay thành từng chuỗi hay từng đàn (Hình 4). Nguyên nhân gì lại sắp xếp như thế? I.M.VARIKASO – B.A.KIMBARO V.M.VARIKASO Người dịch: ĐẶNG CHUNG 11 Hình 4 029. Màng bơi ở chân vịt hay ngỗng có tác dụng gì? (Hình 5). I.M.VARIKASO – B.A.KIMBARO V.M.VARIKASO Người dịch: ĐẶNG CHUNG 12 Hình 5 030. Giẫm lên hạt đậu Hà Lan khô người ta có thể bị trượt ngã. Tại sao? 031. Về mùa thu, đôi khi người ta treo một tấm biển: “Cẩn thận! có lá rụng” ở chỗ có đường xe điện chạy bên các vườn cây và công viên. Ý nghĩa của việc báo trước này là thế nào? 032. Tại sao, về mùa hè gió mạnh thường làm gãy nhiều cây hơn về mùa đông? I.M.VARIKASO – B.A.KIMBARO V.M.VARIKASO Người dịch: ĐẶNG CHUNG 13 033. Tại sao lúa kiều mạch ít bị gió làm hư hại và hầu như không khi nào dập gãy hoặc đổ rạp xuống? 034. Với lực bằng bao nhiêu mà mầm cây ngô chui được từ dưới đất lên? 035. Khi đốt người, con muỗi đã thực hiện một công bằng bao nhiêu? 036. Tại sao sự vung tay, do vận động viên thực hiện lúc nhảy, làm tăng thêm độ cao và độ dài bước nhảy? 037. Qua kinh nghiệm, mọi người đều biết là đi lên núi khó khăn. Tại sao? 038. Đôi chân nhảy của châu chấu thường rất dài (Hình 6). Tại sao? Hình 6 I.M.VARIKASO – B.A.KIMBARO V.M.VARIKASO Người dịch: ĐẶNG CHUNG 14 039. Trong lúc vận động, một số xương hoặc nhóm xương của cơ thể chúng ta, cùng với những chức năng khác, còn thực hiện chức năng của đòn bẩy. Bạn hãy xem xét công của tay và bàn chân người về phương diện đòn bẩy. 040. Tại sao duỗi tay không thể mang được một vật nặng như lúc co tay? 041. Thường thường răng hàm có thể thắng được một lực cản lớn hơn nhiều so với khi dùng răng cửa. Ví dụ, trong một số trường hợp dùng răng hàm có thể cắn vỡ được hạt hồ đào, nhưng dùng răng cửa thì không cắn vỡ được. Hãy giải thích rõ tại sao? 042. Lúc đi bộ trên băng, người ta cố gắng đi thẳng chân. Tại sao? 043. Trên các đồng cỏ khô cằn rất hay gặp một thứ cây thân thảo đẹp, gọi là cây hoa xô. Bạn hãy quan sát kỹ cấu trúc của hoa xô và tìm trong hoa cái đòn bẩy. Đòn bẩy của hoa xô có ý nghĩa thế nào đối với sự thụ phấn của hoa? 044. Ở hình vẽ (Hình 7) có vẽ con chim gõ kiến đậu trên thân cây. Trọng lượng của chim dược phân làm hai lực thành phần F1 và F2. Lực thành phần F1 được cân bằng với phản lực của I.M.VARIKASO – B.A.KIMBARO V.M.VARIKASO Người dịch: ĐẶNG CHUNG 15 cây lên đuôi chim. Lực F2 có xu hướng kéo rơi chim. Tại sao dưới tác dụng của lực thành phần này, chim gõ kiến không bị rơi xuống, và không cần cố gắng gì đặc biệt, chim vẫn đậu vững trên thân cây? 045. Tại sao khi người ta mang vật nặng trên lưng lại phải cúi khom mình về trước? 046. Tại sao không thể đứng vững bằng một chân được? 047. Tại sao lúc đi bộ người ta lại vung tay? 048. Khi một người xách thùng nước bằng tay phải, người ấy nghiêng mình về bên trái và giơ tay trái (không phải cầm gì). Làm như thế nhằm mục đích gì? 049. Một người ở tư thế nào thì vững vàng hơn: ngồi hay đứng? Tại sao? 050. Tại sao con vịt và con ngỗng có dáng đi lạch bạch? (Hình 8) 051. Tại sao con rùa bị lật ngửa, thường không thể tự lật lại được? (Hình 9) I.M.VARIKASO – B.A.KIMBARO V.M.VARIKASO Người dịch: ĐẶNG CHUNG 16 Hình 7 I.M.VARIKASO – B.A.KIMBARO V.M.VARIKASO Người dịch: ĐẶNG CHUNG 17 Hình 8 Hình 9 052. Trong hai con gấu ở hình vẽ (Hình 10), con nào có tư thế vững vàng hơn? Tại sao? 053. Trong trường hợp nào người ta thực hiện được một công lớn hơn: khi bước ngắn hay khi bước dài? I.M.VARIKASO – B.A.KIMBARO V.M.VARIKASO Người dịch: ĐẶNG CHUNG 18 054. Tại sao nhà thể thao lúc nâng tạ bao giờ cũng bước lên phía trước một bước? (Hình 11) I.M.VARIKASO – B.A.KIMBARO V.M.VARIKASO Người dịch: ĐẶNG CHUNG 19 Hình 10 I.M.VARIKASO – B.A.KIMBARO V.M.VARIKASO Người dịch: ĐẶNG CHUNG 20 Hình 11 055. Nghệ sĩ xiếc lúc đang đi trên dây có cầm trong tay một cái gậy nặng nhằm mục đích gì? (Hình 12) 056. Khi đã đứng yên một chỗ trên sàn nhà, nếu ta cúi về phía trước, rồi lại ngửa về phía sau, thì ta sẽ nhận thấy: cúi người về phía trước được nhiều hơn là ngửa người ra phía sau. Tại sao lại như vậy? [...]... của pin trong các đèn pin, đôi khi người ta lấy lưỡi chạm vào các cực Nếu thấy có vị hơi đắng thì đó là pin tốt Vậy tại sao điện của pin lại có vị hơi đắng? 247 Trong các tế bào, các mô và các cơ quan của động vật và thực vật, giữa các phần ngăn cách chúng xuất hiện một sự khác nhau nhất định về điện thế, được gọi là điện thế sinh vật, các điện thế này có liên quan với quá trình trao đổi chất trong cơ... sưởi ấm như thế nào khi giá lạnh? 176 Ý nghĩa của lớp bần trên thân cây cổ thụ? 177 Tại sao những sinh vật nhỏ lại cần có phương tiện chống mất nhiệt hơn là các sinh vật lớn? 178 Về mùa đông, các cây ngấy hương ở phương bắc bò rạp trên đất nhằm mục đích gì? 179 Có thể giải thích như thế nào, khi có một số loài chim (gà đồng nhỏ, gà rừng, chim đa đa, gà gô và nhiều loại chim khác …) rúc sâu vào trong các... Nếu bất kỳ một vật dẫn điện nào, kể cả cơ thể người, cách ly với đất, thì có thể nạp điện vào vật đó tới một điện thế lớn Như vậy, bằng máy phát điện, cơ thể người có thể nạp điện tới điện thế mười nghìn vôn Trong trường hợp này các điện tích phân bố trên cơ thể người có ảnh hưởng đến hệ thần kinh không? 241 Trong một số nhà máy liên hợp chế biến cá, sự xông khói cho cá được tiến hành trong các buồng... suất của chất lỏng trong một cái ống càng lớn thì vận tốc chảy càng nhỏ, nhưng tại sao áp suất của máu trong các mao mạch nhỏ hơn trong các động mạch, mà vận tốc ườ ị Ặ 36 của máu trong các mao mạch lại bé hơn nhiều so với vận tốc máu trong các động mạch? Hình 24 118 Chân con nhện không có các sợi cơ, tuy thế nhện không những chạy nhanh, mà còn nhảy được Điều đó có thể giải thích như thế nào? 119 Tại... thế này có liên quan với quá trình trao đổi chất trong cơ thể Độ lớn của điện thế sinh vật này là bao nhiêu? 248 Như đã biết, trong lúc làm việc, tim người đã tạo ra xung quanh nó một điện trường Bạn hãy vẽ phác dạng của các mặt đẳng thế trong cơ thể người? 249 Ba loại cá điển hình nào được coi là trạm phát điện sống? Điện thế của chúng bằng bao nhiêu? 250 Phơ-răng-klanh đã nói rằng: “Ông không thể... cũng với lượng điện như thế, một con chuột khô ráo sẽ bị giết chết trong chớp mắt” Nguyên nhân hiện tượng này là gì? ườ ị Ặ 66 251 Tại sao trong các căn phòng ẩm ướt có thể gây ra tai nạn điện giật cho người, thậm chí ngay cả trong trường hợp khi người đó chạm vào bóng đèn thôi? 252 Điện thế tối thiểu của dòng điện gây ra tai nạn nguy hiểm cho người là bao nhiêu? 253 Tác dụng sinh vật của dòng điện phụ... VÀ VẬT LÝ PHÂN TỬ 155 Khi quan sát một giọt máu bằng kính hiển vi, ta thấy trong dung dịch không màu có những hồng cầu Chúng không thể đứng im mà luôn luôn chuyển động hỗn loạn Hãy giải thích hiện tượng đó 156 Muối cà chua, dưa chuột, cải bắp và các loại rau khác, là dựa vào hiện tượng vật lý nào? ườ ị Ặ 45 ườ ị Ặ 46 157 Tại sao các trích ướp muối trở nên đỡ mặn hơn, sau khi người ta bỏ nó vào trong. .. trên bề mặt cứng 090 Mọi người đều biết một con ruồi có thể bò dễ dàng trên trần nhà Nó có thể bò như thế trong chân không chăng? 091 Nhờ lực nào mà các hạt dẻ rừng đã chín vẫn giữ được ở trong “đài hoa”, sau khi mô liên kết đã chết? 092 Con bò cái là động vật thuộc bộ guốc chẵn, con ngựa là động vật thuộc bộ guốc lẻ Khi đi lại trên đầm lầy và các nơi lầy lội thì con bò dễ nhấc chân lên, còn con ngựa... chiều kim đồng hồ (Hình 26) Làm thế nhằm mục đích gì? 124 Tại sao nghệ sĩ biểu diễn xiếc, đang ngồi trên ngựa phi nhanh theo đường tròn, dễ dàng thả cho mình treo lơ lửng từ yên ngựa, hướng vào phía trọng tâm của vòng đua; còn nếu ở phía ngược lại, anh ta muốn làm được như thế phải khó khăn hơn? ườ ị Ặ 38 Hình 26 125 Nữ diễn viên vũ kịch đã vận dụng định luật vật lý như thế nào khi làm động tác quay... dẫn điện cao thế đứt chạm đất thì ta chỉ nên đứng bằng một chân thôi? 258 Tại sao trong lúc có mưa dông mà đứng tụ tập thành đám đông lại nguy hiểm? ườ ị Ặ 67 259 Sét thường đánh xuống cây cối có rễ ăn sâu vào trong đất Tại sao? 260 Tại sao trong các loài cây thì cây sồi hay bị sét đánh nhất? 261 Khi sét đánh xuống cây thông, dòng điện chạy vào thân hay chỉ ở phía ngoài thôi? 262 Tại sao ở trong rừng . dịch: ĐẶNG CHUNG 1 VẬT LÝ Trong THẾ GIỚI SINH VẬT I.M.VARIKASO – B.A.KIMBARO V.M.VARIKASO Người dịch: ĐẶNG CHUNG 2 LỜI NÓI ĐẦU Những định luật vật lý không phải chỉ áp dụng trong các thiết bị và. phải chỉ áp dụng trong các thiết bị và máy móc tinh vi, mà còn thể hiện trong các hiện tượng của thế giới sinh vật. Tuy vậy, trong thế giới của sự sống, rất nhiều định luật không được thể hiện một. sống”, “Tri thức là sức mạnh”, “Kỹ thuật cho thanh niên”, và nhiều sách báo trong và ngoài nước về vật lý, sinh học, phỏng sinh học và y học. CÁC TÁC GIẢ I.M.VARIKASO – B.A.KIMBARO V.M.VARIKASO Người