Pháp: Hai “công trình khoa học” thú vị của học sinh

Công trình này do nhóm 3 bạn HS gồm Alexandre Crespy, Andre Galindo và Stephane Rufle học lớp 12 Trường Trung học Raymond ở Toulouse thực hiện.

Đề tài của nhóm này được gợi ý từ cuộc triển lãm điêu khắc ở Madrid của nữ điêu khắc gia người Nhật Sachiko Kodama. Trong những tác phẩm trưng bày tại triển lãm của mình, bà Kodama dùng rất nhiều chất ferrofluide (chất lỏng chứa sắt). Bà bắt sóng âm của phòng triển lãm để điều khiển một nam châm làm cử động các phần tử: khi thì chúng tạo thành một cái thác, khi thì trông giống một cái cây. Thấy hay và thú vị quá, ba HS Trường Raymond hì hục khai thác đề tài này. Ba HS này phải xin phép trường vào phòng thí nghiệm hóa để chế tạo ferrofluide bằng cách trộn clorua sắt với ammoniac. Trong chất lỏng này, Fe phản ứng để lấy lại dạng rắn của nó. Và những phần tử cực nhỏ xuất hiện, chỉ vào cỡ 10 nanomet (bằng 5 lần độ lớn một nguyên tử). Sau đó, các bạn dùng một máy phát điện tạo ra những sóng có tần suất rất thấp (vào khoảng 10 Hertz). Âm cực kỳ trầm đến mức tai không nghe được, sóng âm được một microphon bắt để biến thành dòng điện. Dòng điện này được cung cấp cho một nam châm, để tạo ra một từ trường trong chất ferrofluide. Lúc đó, những phần tử Fe định hướng trong chất lỏng theo những đường sức của từ trường. Những đường sức đó thay đổi không ngừng tùy theo sóng do micro bắt được và cho cảm giác hình như chất ferrofluide cử động theo nhịp của máy phát. Các bạn quyết định thử cho ferrofluide nhảy múa theo nhạc xem sao. Quả thật với những âm thanh cực trầm, các phân tử Fe đã nhảy múa không ngừng. Sau khi thí nghiệm đầu tiên thành công, nhóm HS nêu trên tiếp tục đặt ra giả thiết: Tại sao họ không kích động ferrofluide bằng âm thanh ghi-ta? Thực nghiệm cho thấy âm thanh ghi-ta không làm chất Fe nhảy múa, định hình được vì tần số quá cao và quá nhanh. Vì thế, ba bạn phải dùng máy phát có tần số thấp và đang nghiên cứu xem có thể điều hòa được các loại tần số để có thể sáng tạo ra những điệu múa kỳ lạ theo những hình thù vui mắt “của Fe trong chất ferrofluide” hay không.

Ba HS lớp 12 của Viện Fénelon de Grassel – Elodie Aubanel, Arnaud de Richecour và Jerami Dargent, những người được Giải thưởng Olympiade về vật lý vào tháng giêng vừa qua là đồng tác giả công trình có tên “Mô hình chuyển động hành tinh”.

 Đề án này có nội dung như sau: Phát hiện một hành tinh lạ, tức là hành tinh quay xung quanh một ngôi sao khác với mặt trời của chúng ta. Jerami giải thích: “Nếu một ngày nào đó người ta muốn phát hiện sự sống trên một hành tinh khác trái đất, thì trước hết họ phải xác định được hành tinh đó đã. Tại sao các nhà thiên văn làm được mà ta không làm được?”. Nghĩ thế, ba bạn lao vào nghiên cứu, tìm cách phát hiện khả thi nhất, nghĩa là tốn ít nguyên vật liệu nhất. Nguyên tắc họ đưa ra khá đơn giản: khi một hành tinh đi qua trước một ngôi sao, nó sẽ che bớt một phần ánh sáng của ngôi sao đó. Bắt được sự khác biệt độ sáng cho phép chúng ta suy ra kích cỡ của hành tinh lạ và quỹ đạo của nó.

“Khi đã xác định được phương pháp, chúng tôi phải làm ra loại ma-ket mô phỏng sự quay của một hành tinh xung quanh ngôi sao của nó” – Jerami Dargent cho biết.

Bây giờ, nhóm HS này chỉ còn công đoạn cuối cho quá trình nghiên cứu của mình là kiểm tra trên thực nghiệm tính đúng đắn của những công thức toán học, và so sánh với những kết quả của các nhà vật lý thiên văn chuyên nghiệp. Thí nghiệm được tiến hành như sau: Trong một cái hộp sơn đen dùng để mô phỏng đêm tối, đặt nhiều quả cầu bằng nhựa có kích cỡ khác nhau để làm hành tinh, trong đó, một quả cầu có gắn một bóng đèn mô phỏng mặt trời. Thêm một mô-tơ nhỏ làm quay các hành tinh xung quanh thiên thể của chúng. Sau đó quay phim liên tục sự quay… Ở bên trong camera, một máy thu ghi lại theo thời gian sự giảm bớt độ sáng, mà một phần mềm đã biểu hiện thành một đường cong. Từ đó người làm thí nghiệm có thể thấy các hành tinh đi qua trước mặt trời giả một cách rõ ràng. Bằng hệ thống này, ba bạn HS thuộc Viện Fénelon de Grassel đã kiểm chứng lại những công thức toán học đã lập ra, và cũng qua mức giảm của độ sáng, họ đã ghi được kích cỡ chính xác của các hành tinh của ma-ket cũng như đường kính quỹ đạo của chúng xung quanh quả cầu sáng. Kết quả nhận được hoàn toàn chính xác.

(Theo Science et Vie Junior)