250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 47)

Mặt dốc đẳng thời

1673

Christiaan Huygens (1629-1695)

Nhiều năm trước, tôi có viết một câu chuyện về bảy nhà trượt tuyết tìm thấy một cung đường núi có vẻ thần kì. Cho dù họ bắt đầu trượt xuống từ vị trí nào trên cung đường đó thì họ luôn đi tới đáy dốc với thời gian y hệt nhau. Làm sao có thể như vậy được? Vào thế kỉ mười bảy, các nhà toán học và nhà vật lí đã tìm kiếm một đường cong đặc trưng cho hình dạng của một kiểu mặt dốc hay cung đường đặc biệt. Trên mặt dốc đặc biệt này, các vật phải trượt xuống tận đáy dốc với lượng thời gian đúng bằng nhau, bất chấp vị trí xuất phát. Các vật được gia tốc bởi trọng lực, và mặt dốc được xem là không ma sát.

Nhà toán học, nhà thiên văn học, và nhà vật lí học Hà Lan Christiaan Huygens đã tìm ra một nghiệm vào năm 1673 và công bố nó trong quyển sách Horologium Oscillatorium (Đồng hồ Con lắc). Nói theo chuyên môn, đường đẳng thời (tautochrone) là một cycloid – nghĩa là, một đường cong được vạch ra bởi một điểm trên rìa của một vòng tròn khi vòng tròn đó lăn theo một đường thẳng. Đường đẳng thời còn được gọi là đường đoản thời (brachistochrone) khi muốn nói tới đường cong đem lại tốc độ trượt xuống nhanh nhất cho một vật không ma sát khi vật trượt xuống từ điểm này đến điểm kia.

Huygens đã cố sử dụng khám phá của ông để thiết kế một đồng hồ con lắc chính xác hơn. Đồng hồ khai thác các cung cycloid nghịch gần chốt treo con lắc để đảm bảo dây treo đi theo đường cong tối ưu, cho dù con lắc bắt đầu đong đưa từ vị trí nào. (Lạy thánh Alas, lực ma sát do sự uốn cong của dây treo dọc theo các cung đó gây ra sai số còn lớn hơn cái nó hiệu chỉnh được.)

Tính chất đặc biệt của đường đẳng thời được nhắc tới trong tiểu thuyết Cá Voi Trắng trong một đoạn nói về nồi thử, một cái nồi dùng để chưng cất mỡ cá lấy dầu: “[Nồi thử] còn là chốn thiền định toán học sâu sắc. Chính trong cái nồi thử tay trái của Pequod, với cục đá xà phòng xoay quanh tôi một cách cần mẫn, lần đầu tiên tôi gián tiếp bắt gặp một thực tế đáng chú ý, rằng trong hình học mọi vật thể trượt theo một đường cycloid, như cục đá xà phòng của tôi chẳng hạn, nó sẽ trượt xuống từ bất kì điểm nào với thời gian đúng bằng nhau.”

Christiaan Huygens

Christiaan Huygens, tranh vẽ của Caspar Netscher (1639-1684).

Mặt dốc đẳng thời

Dưới tác dụng của trọng lực, các quả billard này lăn theo mặt dốc đẳng thời từ những vị trí xuất phát khác nhau, nhưng chúng sẽ đi tới chỗ ngọn nến với thời gian bằng nhau. Các quả billard được đặt lên mặt dốc, tuần tự mỗi lần một quả.

XEM THÊM. Gia tốc của vật rơi (1638), Vòng Clothoid (1901).

250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí
Clifford A. Pickover
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


Khi dòng điện tác dụng lên nam châm
08/06/2022
Khả năng khai thác lượng điện năng có vẻ vô tận là một trong những nền tảng của thế giới hiện đại. Công nghệ ấy
Nhận thức lịch sử về nam châm
28/05/2022
Vào năm 1600, một bác sĩ người Anh cho biết ngoài trọng lực, Trái Đất còn tác dụng những lực khác khi ông chỉ ra rằng hành
Photon là gì?
25/07/2021
Là hạt sơ cấp của ánh sáng, photon vừa bình dị vừa mang đầy những bất ngờ. Cái các nhà vật lí gọi là photon, thì những
Lược sử âm thanh
28/02/2021
Sóng âm: 13,7 tỉ năm trước Âm thanh có nguồn gốc từ rất xa xưa, chẳng bao lâu sau Vụ Nổ Lớn tĩnh lặng đến chán ngắt.
Đồng hồ nước Ktesibios
03/01/2021
Khoảng năm 250 tCN. “Đồng hồ nước Ktesibios quan trọng vì nó đã làm thay đổi mãi mãi sự hiểu biết của chúng ta về một
Tic-tac-toe
05/12/2020
Khoảng 1300 tCN   Các nhà khảo cổ có thể truy nguyên nguồn gốc của “trò chơi ba điểm một hàng” đến khoảng năm 1300
Sao neutron to bao nhiêu?
18/09/2020
Các nhà thiên văn vật lí đang kết hợp nhiều phương pháp để làm hé lộ các bí mật của một số vật thể lạ lùng nhất
Giải chi tiết mã đề 219 môn Vật Lý đề thi TN THPT 2020 (đợt 2)
04/09/2020

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

Đọc nhiều trong tháng



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