Vật lý

Bài viết: Tia sóng, Chùm tia sáng

Định nghĩa về mặt sóng

Nếu bạn ném một hòn đá xuống hồ nước, những gợn sóng tròn sẽ lan ra xa tâm hồ. Trong những gợn sóng này có đỉnh và đáy sóng. Đỉnh sóng hoặc đáy sóng lan ra xa tâm hồ được gọi là mặt sóng.

Hai mặt sóng liền kề là hai phần của sóng có cùng pha và cách nhau một bước sóng. Đỉnh sóng hoặc đáy sóng có cùng pha và cách nhau một hoặc nhiều bước sóng được gọi là mặt sóng. Ngoài sóng nước, sóng âm thanh và sóng ánh sáng cũng có mặt sóng. Trái ngược với sóng nước chỉ chuyển động trong một mặt phẳng hoặc khu vực, sóng âm thanh và sóng ánh sáng chuyển động trong không gian.

Tìm hiểu thêm

Bài viết về phương trình Poiseuille

Phương trình Poiseuille được phát hiện bởi Jean Louis Marie Poiseuille (1799-1869). Như đã giải thích, mỗi chất lỏng có thể được coi là một chất lỏng lý tưởng. Chất lỏng lý tưởng không có độ nhớt. Nếu ta giả sử một chất lỏng lý tưởng chảy trong một ống, mỗi phần của chất lỏng chuyển động với cùng một tốc độ (v). Không giống như chất lỏng lý tưởng, chất lỏng thực tế mà chúng ta gặp trong cuộc sống hàng ngày có độ nhớt. Vì nó có độ nhớt, nên khi chảy trong một ống, ví dụ, tốc độ của mỗi phần chất lỏng sẽ thay đổi. Lớp chất lỏng ở giữa chuyển động nhanh hơn (v = 0), ngược lại, lớp chất lỏng bám vào thành ống không chuyển động (v = 0). Vì vậy, từ giữa đến mép ống, mỗi phần của chất lỏng chuyển động với tốc độ khác nhau. Để dễ hiểu hơn, hãy quan sát hình ảnh bên dưới.

Tìm hiểu thêm

Chất lỏng, bao gồm cả chất lỏng và chất khí thuộc các loại khác nhau, có độ nhớt khác nhau. Độ nhớt là ma sát giữa các phân tử cấu tạo nên chất lỏng. Vì vậy, các phân tử tạo nên ma sát của chất lỏng khi chất lỏng chảy. Trong chất lỏng, độ nhớt được gây ra bởi lực liên kết (lực kéo giữa các phân tử giống nhau). Trong khi đó, ở chất khí, độ nhớt được gây ra bởi sự va chạm giữa các phân tử.

Chất lỏng dễ chảy hơn, ví dụ như nước. Ngược lại, chất lỏng đặc khó chảy hơn, ví dụ như chất bôi trơn. Bạn có thể chứng minh điều này bằng cách đổ nước và chất bôi trơn lên một bề mặt nghiêng. Nước chảy nhanh hơn dầu. Độ nhớt của chất lỏng cũng phụ thuộc vào nhiệt độ. Nhiệt độ của chất lỏng càng cao, độ nhớt của chất lỏng càng thấp. Ví dụ, khi bà nội trợ chiên cá trong bếp, dầu ăn ban đầu đặc lại nhưng khi đun nóng sẽ trở nên lỏng hơn. Ngược lại, nhiệt độ của chất khí càng cao, chất khí đó càng đặc.

Tìm hiểu thêm

Lực liên kết và lực bám dính

Lực liên kết nội phân tử là lực hút giữa các phân tử trong cùng một chất, trong khi lực hút giữa các phân tử của các chất khác nhau được gọi là lực liên kết ngoại phân tử. Ví dụ, khi ta rót nước vào cốc. Lực liên kết nội phân tử xảy ra khi các phân tử nước hút nhau, trong khi lực liên kết ngoại phân tử xảy ra khi các phân tử nước và các phân tử thủy tinh hút nhau.

Tìm hiểu thêm

Bạn đã bao giờ chơi trò bong bóng xà phòng chưa? Bong bóng xà phòng hình tròn. Vui thật. Có thể thổi được. Sau khi bay lên, bong bóng xà phòng sẽ vỡ. Wow, thật vui, một trò chơi tuổi thơ. Tại sao bong bóng xà phòng lại hình tròn?

Hãy thức dậy vào buổi sáng, rồi để ý những chiếc lá xung quanh nhà. Quan sát những giọt sương đọng trên lá. Thật kỳ lạ; những giọt sương có hình tròn. Tại sao lại như vậy?

Sức căng bề mặt xảy ra do bề mặt chất lỏng có xu hướng co lại, khiến bề mặt trông giống như một màng mỏng. Điều này bị ảnh hưởng bởi lực liên kết giữa các phân tử nước. Để hiểu rõ hơn về điều này, hãy xem hình minh họa sau. Chúng ta xem xét chất lỏng trong một vật chứa.

Tìm hiểu thêm

Bài viết về nguyên lý Archimedes

Một con tàu có khối lượng khổng lồ không chìm, trong khi một hòn đá có kích thước nhỏ lại có thể chìm. Tại sao lại như vậy? Câu trả lời rất đơn giản nếu bạn hiểu khái niệm về lực nổi và nguyên lý Archimedes.

Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta sẽ thấy rằng các vật thể được đặt trong chất lỏng, ví dụ như một hòn đá, sẽ có trọng lượng nhỏ hơn so với khi vật thể không ở trong chất lỏng. Bạn có thể thấy khó khăn khi nhấc một hòn đá từ mặt đất, nhưng cùng một hòn đá đó lại dễ dàng được nhấc lên từ đáy biển. Điều này là do lực nổi. Lực nổi xảy ra do sự khác biệt về áp suất chất lỏng ở các độ sâu khác nhau. Áp suất chất lỏng tăng theo độ sâu, chất lỏng càng đặc thì áp suất càng lớn. Khi một vật thể được đặt vào chất lỏng, sẽ có sự khác biệt về áp suất giữa chất lỏng ở phía trên vật thể và chất lỏng ở phía dưới vật thể. Chất lỏng ở phía dưới vật thể có áp suất cao hơn chất lỏng ở phía trên vật thể.

Tìm hiểu thêm

Bài viết về nguyên lý Pascal

Nguyên lý hoạt động của thang nâng thủy lực dùng để nâng ô tô là gì? Nguyên lý hoạt động của phanh thủy lực khi dùng để giảm tốc độ ô tô là gì? Hãy tìm hiểu nguyên lý Pascal để hiểu rõ hơn.

Mọi chất lỏng đều luôn tạo áp lực lên tất cả các vật thể tiếp xúc với nó. Nước chúng ta đổ vào cốc sẽ tạo áp lực lên thành cốc. Tương tự, nếu chúng ta tắm trong bể bơi hoặc nước biển, nước trong bể bơi hoặc nước biển cũng tạo áp lực lên toàn bộ cơ thể chúng ta.

Tìm hiểu thêm

Bài viết về áp suất trong chất lỏng

Trong vật lý, áp suất được định nghĩa là lực trên một đơn vị diện tích, trong đó hướng của lực vuông góc với diện tích bề mặt. Về mặt toán học, áp suất được biểu thị bằng phương trình P = F / A, trong đó P = áp suất, F = lực và A = diện tích bề mặt. Đơn vị của lực (F) là Newton (N), đơn vị của diện tích là mét vuông (m² ⁾ . Vì áp suất là lực trên một đơn vị diện tích, nên đơn vị của áp suất là N/m² ^. Một tên gọi khác của N/m² ^là Pascal (Pa). Pascal được sử dụng làm đơn vị áp suất để vinh danh Blaise Pascal.

Tìm hiểu thêm

Bài viết về mật độ và trọng lượng riêng

Tỉ trọng

Một đặc tính quan trọng của chất là mật độ. Mật độ là tỷ lệ giữa khối lượng và thể tích. Được viết bằng công thức toán học như sau:

ρ = m / V

ρ (rho) là một chữ cái Hy Lạp thường được dùng để biểu thị mật độ, m là khối lượng và V là thể tích. Mật độ của chất lỏng đồng nhất khác với mật độ của chất rắn đồng nhất. Ví dụ, sắt có cùng mật độ ở mọi phần. Trong khí quyển Trái đất, khí quyển càng ở độ cao so với bề mặt Trái đất thì mật độ càng nhỏ, trong khi đối với nước biển, nước biển càng sâu thì mật độ càng lớn. Mật độ của chất lỏng đồng nhất có thể phụ thuộc vào các yếu tố môi trường như nhiệt độ và áp suất.

Tìm hiểu thêm

Bài viết về các ứng dụng của nguyên lý Bernoulli và phương trình Bernoulli.

Định lý Torricelli

Một trong những ứng dụng của phương trình Bernoulli là tính toán tốc độ chất lỏng chảy ra từ đáy bình chứa (xem hình).

Chúng ta áp dụng phương trình Bernoulli tại điểm 1 (mặt đáy bình) và điểm 2 (mặt lỗ). Vì đường kính lỗ ở đáy bình nhỏ hơn nhiều so với đường kính bình, nên vận tốc của chất lỏng trên mặt đáy bình được coi là bằng không (v1 ₌ 0). Mặt đáy bình và mặt lỗ đều thông nhau nên áp suất bằng áp suất khí quyển (P1 ₌ P2 ₎ . Do đó, phương trình Bernoulli trong trường hợp này là:

Tìm hiểu thêm