Học Vật Lý
Các bài viết khái niệm ngắn kèm liên kết để thử nghiệm ý tưởng trong mô phỏng tương tác.
Bài viết khái niệm
Chuyển động ném xiên
Khi bạn ném một quả bóng, đá một quả bóng đá lên không trung, hoặc bắn một khẩu đại bác, quỹ đạo tạo ra là một trong những hình dạng dễ nhận biết nhất trong vật lý: hình parabol. Chuyển động ném xiên phân tích hiện tượng này bằng cách tách chuyển động của vật thành hai thành phần hoàn toàn độc lập với nhau — một vận tốc ngang không đổi, và một vận tốc thẳng đứng liên tục bị trọng lực gia tốc xuống dưới. Không thành phần nào “biết” đến thành phần kia; chính việc xử lý riêng rẽ rồi kết hợp lại kết quả là điều giúp ta dự đoán chính xác một vật sẽ bay xa bao nhiêu, ở trên không bao lâu, và lên cao đến đâu, chỉ bằng động học cơ bản.
Định luật Ohm
Mọi mạch điện bạn lắp ráp — từ một chiếc đèn pin đơn giản đến bộ sạc điện thoại — đều dựa trên cùng ba đại lượng: pin đẩy mạnh đến mức nào (hiệu điện thế), kết quả là bao nhiêu điện tích chạy qua (cường độ dòng điện), và các linh kiện trên đường đi cản trở dòng chảy đó mạnh đến đâu (điện trở). Đối với các phần ôm, định luật Ohm, V = IR, gắn kết ba đại lượng này bằng một quan hệ tỷ lệ đơn giản đến mức có thể dự đoán hành vi của mạch điện chỉ bằng số học cơ bản, và nó là nền tảng cho mọi kỹ thuật phân tích mạch điện phức tạp hơn ra đời sau đó, từ mạch nối tiếp và song song cho đến mạch điện xoay chiều dùng trong các thiết bị điện tử thực tế.
Hiệu ứng quang điện
Chiếu ánh sáng lên bề mặt kim loại và, trong điều kiện thích hợp, nó sẽ bắn ra các electron — một kết quả kỳ lạ đến ngoan cố khi vật lý cổ điển cố gắng giải thích nó. Thuyết sóng của thế kỷ mười chín tiên đoán rằng ánh sáng yếu hơn vẫn nên bật ra electron, chỉ là chậm hơn, miễn là có đủ thời gian để tích lũy năng lượng. Các thí nghiệm thực tế lại cho thấy điều ngược lại: dưới một tần số ngưỡng rõ rệt, dù cường độ có lớn đến đâu hay chờ đợi bao lâu cũng không tạo ra một electron nào, trong khi ngay cả ánh sáng yếu ớt nhất trên tần số đó cũng bắn ra electron ngay lập tức. Lời giải thích năm 1905 của Einstein — rằng chính ánh sáng đến dưới dạng các gói năng lượng rời rạc, sau này được gọi là photon — đã giải quyết bí ẩn này và trở thành một trong những kết quả nền tảng của cơ học lượng tử, nhờ đó ông đoạt Giải Nobel Vật lý năm 1921.
Sóng dừng
Gảy một dây đàn guitar, thổi qua miệng một cái chai, hoặc lắc một sợi dây nhảy đúng tốc độ, và bạn sẽ thấy cùng một hiện tượng: hai sóng truyền theo hai hướng ngược nhau trên cùng một môi trường giao thoa với nhau, tạo ra một hình mẫu trông như đứng yên thay vì di chuyển. Điều này xảy ra bất cứ khi nào một sóng phản xạ ở đầu cố định hoặc đầu tự do và chồng lên chính sóng phản xạ của nó — ở hầu hết các tần số, kết quả là một mớ hỗn độn lộn xộn, nhưng ở những tần số cộng hưởng cụ thể, sự giao thoa khóa lại thành một hình mẫu gọn gàng, đứng yên gồm những điểm không bao giờ chuyển động (nút sóng) và những điểm dao động giữa độ dịch chuyển cực đại (bụng sóng). Gần như mọi nhạc cụ, từ đàn dây đến nhạc cụ hơi và mặt trống, đều dựa vào chính hành vi này để tạo ra một cao độ ổn định.
Lực đẩy nổi
Một con tàu chở hàng bằng thép đồ sộ nổi trên mặt nước trong khi một đồng xu thép nhỏ lại chìm — cùng một chất liệu, nhưng kết quả hoàn toàn khác nhau, và lời giải thích không chỉ liên quan đến trọng lượng. Bất kỳ vật thể nào chìm trong chất lỏng đều đẩy một phần chất lỏng đó ra chỗ khác, và chất lỏng đẩy ngược lại bằng một lực hướng lên đúng bằng trọng lượng của phần chất lỏng bị chiếm chỗ — một mối quan hệ được Archimedes phát hiện hơn hai nghìn năm trước và đến nay vẫn được giảng dạy nguyên vẹn như một trong những định luật định lượng lâu đời nhất của vật lý. Lực đẩy hướng lên đó có đủ để nâng đỡ vật thể hay không không chỉ phụ thuộc vào trọng lượng của nó mà còn vào hình dạng: thân một con tàu chiếm chỗ một thể tích nước khổng lồ so với trọng lượng của nó, trong khi một đồng xu đặc chỉ chiếm chỗ rất ít.