Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 40)

TÀU NGẦM

Những tàu ngầm đầu tiên cũng đi vào hoạt động trong thời Nội Chiến. Thật ra, chiếc tàu ngầm đầu tiên đã được chế tạo nhiều năm rồi trước cuộc chiến, vào năm 1776 ở nước Anh. Nó là cỗ máy một người, điều khiển bằng tay. Và nhà phát minh Mĩ Robert Fulton đã đóng một tàu ngầm cho hải quân Pháp.

Như ta đã thấy ở phần trước, phe Liên Minh sớm nhận ra họ thua sút trầm trọng trên mặt nước, thế nên phần nhiều nỗ lực của họ là tiến vào vùng bên dưới mặt nước – đặc biệt, họ dùng tàu ngầm. Vào năm 1862, họ cho đóng vài chiếc tàu ngầm đầu tiên, toàn bộ chúng đều được gọi tên là “David”. (Tên gọi ấy rõ ràng khởi xuất từ câu chuyện trong Kinh thánh về chàng David thách thức gã khổng lồ Goliath.) Nó được lái bằng hơi nước, và, bởi thế, nó cần một ống khói, và vì cả ống khói và ống thở đều phải xuyên lên mặt nước, nên nó khá hạn chế. Vũ khí chính của nó là một ngư lôi cột gắn ở mũi tàu.14

Trong vòng một thời gian ngắn, Horace Hurley và hai đối tác hạ thủy chiếc Pioneer, và vào năm 1862 họ hạ thủy Pioneer II. Lúc này họ đang thực nghiệm với động cơ điện, nhưng động cơ điện chỉ được sản xuất ở miền Bắc. Họ cố buôn lậu một số động cơ nhưng không thành công. Năm sau đó, chiếc Hurley lớn hơn nhiều được chế tạo (nó mang tên của nhà chế tạo). Nó dài bốn mươi foot và có đường kính chừng bốn foot, và nó có thủy thủ đoàn tám người quay một chân vịt điều khiển bằng tay. Tay quay được sử dụng rõ ràng nhằm giữ cho cỗ máy càng yên ắng và càng khó phát hiện càng tốt. Hurley có một ngư lôi cột, và có bằng chứng rằng nó đã được sử dụng vài lần trong các trận đánh, và rõ ràng một số thủy thủ đã thiệt mạng khi nỗ lực thực thi nhiệm vụ. Tuy nhiên, nó là chiếc tàu ngầm duy nhất đánh chìm được một tàu bọc sắt trong cuộc chiến. Vào năm 1864, nó đánh chìm tàu tuần tra Housatonic của Liên Bang. Tiếc thay, nó không sống sót sau vụ tấn công và không bao giờ được nhìn thấy lần nữa. Tuy nhiên, vào năm 1995, tàn tích của nó đã được tìm thấy ở ngoài khơi South Carolina, và nó được trục vớt vào năm 2000. Có một số bằng chứng rằng nó chỉ ở cách Housatonic hai mươi foot khi phát nổ, và có khả năng chấn động ấy đã vô hiệu hóa nó.

Liên Bang chẳng mấy hăng hái trong việc sản xuất tàu ngầm, song họ có đóng một chiếc họ gọi là Cá voi Thông minh, nhưng nó chưa từng tham chiến. Thật thú vị, một vài nhà đầu tư tư nhân ở miền Bắc lẫn miền Nam cũng nỗ lực đóng tàu ngầm, song phần lớn chúng ít được biết tới. Tính chung có lẽ có hai mươi tàu ngầm được chế tạo vào thời Nội Chiến, với phần lớn chúng không hoạt động thực địa. Nhưng việc thực nghiệm và cách tân với chúng sớm đưa tới các tàu ngầm tốt hơn nhiều. Đặc biệt, nút không khí, bình ballast khí nén, động cơ điện, kính tiềm vọng, và hệ thống lọc không khí đã được phát triển.

KHÍ CẦU

Khí cầu không khí nóng và khí cầu bơm đầy hydrogen được cả hai phe Liên Bang và Liên Minh sử dụng để trinh thám trong cuộc chiến. Nhưng chúng được sử dụng rộng rãi và hiệu quả hơn bởi quân Liên Bang. Vào năm 1861, Lincoln ra lệnh thành lập một đội quân khinh khí cầu với Thaddeus Love chỉ huy. Và thật vậy, trong vài trận đánh thông tin thu được từ việc sử dụng khí cầu có giá trị đáng kể. Trong Chiến dịch Bảy Ngày năm 1862, chẳng hạn, các khí cầu Liên Bang lập trạm cách Richmond bảy dặm đã có thể dễ dàng giám sát các động thái quân đội trong thành phố. Những khí cầu lớn nhất (gọi là Integral và Union) có thể mang năm người và có dung tích ba mươi hai nghìn foot khối. Hydrogen được sử dụng trong đa số khí cầu buổi đầu; nó được tách ra từ nước bằng các máy phát điện di động.15

Hầu hết các khí cầu đều được buộc với mặt đất bởi một sợi dây dài, nhưng chúng có thể thăng lên gần năm nghìn foot trên không trung. Và mặc dù các khí cầu Liên Bang thường xuyên bị đại bác Liên Minh nả đạn, nhưng chúng thường ở quá cao nên bắn không tới, và chưa có cái nào bị bắn hạ. Đa số khí cầu lớn còn có thiết bị điện báo để truyền thông tin đến người thích hợp ở bên dưới.

Các khí cầu này hoạt động như thế nào? Để cho một khí cầu bay lên, phải có một lực tác dụng lên nó, và lực duy nhất có sẵn trước mắt là lực nổi. Nhà toán học Hi Lạp Archimedes là người đầu tiên hiểu được lực này, và như chúng ta đã thấy ở phần trước, ngày nay nó được gọi là nguyên lí Archimedes. Nó phát biểu rằng một vật bất kì chìm hoàn toàn hoặc chìm một phần trong một chất lưu (trong trường hợp chất lưu là không khí) được nâng lên bởi một lực bằng với trọng lượng của phần chất lưu mà vật đó chiếm chỗ.

Trong trường hợp khí cầu, lực nổi (B), bằng với trọng lượng của không khí bị chiếm chỗ, tác dụng hướng lên, và lực hấp dẫn (W) tác dụng hướng xuống. Để thấy điều này làm khí cầu bay lên như thế nào, hãy bắt đầu với khối lượng riêng của không khí (ρ) và thể tích (V) của khí cầu. Khối lượng không khí bị chiếm chỗ là ρV, và với trọng lượng của nó chúng ta phải nhân thêm g (lực hấp dẫn). Như vậy lực nổi B là ρVg. Bây giờ chúng ta cần W, trọng lượng của khí cầu. Để có nó, chúng ta cần khối lượng bên trong nó, và đây chính là khối lượng riêng của không khí bên trong nó (D) nhân với thể tích của nó (V), hay DV, vì thế W = DVg. Hợp lực hướng lên do đó bằng B – W = ρVg – DVg. Nếu lực hướng lên là dương, thì khí cầu bay lên. Vì hydrogen nhẹ hơn không khí, nên khí cầu sẽ bay lên nếu nó bơm đầy hydrogen (hoặc, theo lập luận trên, bất kì chất khí nào nhẹ hơn không khí). Ngoài ra, nếu chúng ta làm nóng không khí bên trong khí cầu, các phân tử chuyển động ra xa nhau và khối lượng riêng của nó giảm. Và một lần nữa hợp lực hướng lên trên. Đây là nguyên lí của khí cầu không khí nóng.

Vật lí học và chiến tranh
Barry Parker - Bản dịch của TVVL
<< Phần trước | Phần tiếp theo >>

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 26)
15/06/2019
Đồng hồ cát 1336 Ambrogio Lorenzetti (1290-1348) Tác giả người Pháp Jules Renard (1864-1910) từng viết rằng, “Tình yêu tựa như
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 25)
15/06/2019
Giải thích cầu vồng 1304 Abu Ali al-Hasan ibn al-Haytham (965–1039), Kamal al-Din al-Farisi (1267–khoảng 1320), Theodoric xứ Freiberg
Stephen Hawking đúng: Nghiên cứu mới cho thấy lỗ đen có thể bốc hơi
14/06/2019
Vào năm 1974, Stephen Hawking đã đưa ra một trong những dự đoán nổi tiếng nhất của ông: các lỗ đen cuối cùng sẽ bốc hơi
Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 40)
13/06/2019
TÀU NGẦM Những tàu ngầm đầu tiên cũng đi vào hoạt động trong thời Nội Chiến. Thật ra, chiếc tàu ngầm đầu tiên đã
Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 39)
13/06/2019
CƠ SỞ VẬT LÍ CỦA CHÂN VỊT Các chân vịt thời ấy có hai hoặc ba cánh quạt gắn với một trục quay. Khi chân vịt quay, nó
Cẩm nang thám hiểm vũ trụ (Phần 24)
12/06/2019
MỘC TINH: 43,3 PHÚT ÁNH SÁNG Mộc tinh là hành tinh lớn nhất trong Hệ Mặt Trời và là hành tinh thứ năm tính từ Mặt Trời ra.
Tương lai nhân loại - Michio Kaku (Phần 6)
12/06/2019
2. THỜI ĐẠI VÀNG CHO DU HÀNH VÀO KHÔNG GIAN Không giống như sự suy tàn của hạm đội hải quân Trung Quốc, kéo dài tụt hậu
Tương lai nhân loại - Michio Kaku (Phần 5)
12/06/2019
THẤT LẠC TRONG KHÔNG GIAN Tôi nhớ khoảnh khắc Neil Armstrong và Buzz Aldrin đặt chân lên mặt trăng. Đó là tháng 7 năm 1969, và khi

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com