 |
|
Jules Verne, văn hào Pháp vĩ đại. |
Đây là đoạn tiểu thuyết mô tả kỳ công trên: "Con tàu Torabocolo đã được mang ra khỏi cái trụ đỡ hai bên và đang được chuẩn bị hạ thủy. Chỉ cần tháo dây cáp cột tàu ra là nó bắt đầu trượt xuống dưới. Đã có 6 người tò mò đến xem. Đúng lúc ấy, người ta thấy xuất hiện một chiếc du thuyền đang chạy men theo đoạn bờ nhô ra và tiến về phía mọi người. Chiếc du thuyền này muốn vào bến và như vậy buộc lòng phải đi ngang qua xưởng đóng tàu là nơi đang chuẩn bị hạ thủy chiếc Torabocolo. Khi thấy chiếc du thuyền ra hiệu, lập tức người ta đình ngay việc hạ thủy con tàu để tránh những tai nạn bất ngờ. Cho con thuyền đi vào sông đào rồi hãy tiếp tục công việc cũng chẳng sao. Bằng không một bên nằm chắn ngang, một bên thì lao nhanh tới, nhất định thế nào cũng xô vào nhau, và thuyền chắc sẽ bị đắm.
… Bỗng có tiếng kêu thất thanh; tàu Torabocolo đã chuyển mình và bắt đầu lao xuống đúng lúc con thuyền đi ngang qua, cả hai sắp xô vào nhau. Chẳng còn thời gian và cũng không còn khả năng nào ngăn được sự va chạm ấy nữa rồi. Chiếc Torabocolo trượt rất nhanh xuống dưới theo đường dốc… Một làn khói trắng bốc ra do cọ sát mạnh, đang cuộn lại ở phía trước mũi tàu, còn phía lái của nó đã chạm tới nước.
Bỗng một người xuất hiện. Anh ta chụp lấy chiếc dây neo buộc ở trước mũi tàu ghì xuống đất và cố giữ chặt nó. Đoạn anh ta nhanh nhẹn quấn nó vào một cái ống sắt đã đóng chặt xuống đất và dùng hết sức mạnh giữ chặt dây trong gần 10 giây. Cuối cùng, chiếc dây neo bị đứt tung. Nhưng 10 giây này cũng đã đủ: Chiếc Torabocolo khi xuống hẳn tới nước chỉ hơi chạm nhẹ phải chiếc du thuyền và lướt lên phía trước"
Thế là chiếc du thuyền đã thoát nạn. Và người cứu nguy cho nó chính là Matiphu.
Jules Verne hẳn sẽ lấy làm ngạc nhiên nếu có người mách cho ông rằng hoàn thành một kỳ công như thế không cần đến một người khổng lồ. Bất kỳ người nào, chỉ cần nhanh trí một tý cũng có thể làm được cái việc phi thường ấy.
Cơ học dạy rằng một sợi dây quấn vào một trụ tròn thì khi nó trượt, lực ma sát đạt tới một giá trị rất lớn. Số vòng dây càng nhiều thì lực ma sát càng lớn; lực ma sát tăng theo quy tắc sau: Nếu số vòng dây tăng theo cấp số cộng thì lực ma sát sẽ tăng theo cấp số nhân. Cho nên ngay một em bé yếu, khi giữ chặt một đầu dây quấn độ 3-4 vòng vào một trục cố định, cũng đủ sức làm cân bằng một lực rất lớn đặt vào đầu kia của dây.
Ở các bến tàu thủy, ta thấy khi tàu cập bến thường có các em bé chuyên làm việc hãm những chiếc tàu chở hàng trăm hành khách. Đó không phải là nhờ sức mạnh kỳ diệu, mà là do lực ma sát của sợi dây quấn vào cọc đã làm được công việc ấy.
Nhà toán học nổi tiếng của thế kỷ 18 là Euler đã tìm được hệ thức giữa lực ma sát và số vòng quấn của dây vào cọc. Dưới đây là công thức đó để các bạn có thể hiểu sâu hơn:
F= f.ekα
Trong đó:
f là sức kéo của ta dùng để chống lại lực F;
e là con số 2,728… (cơ số của logarit tự nhiên);
k là hệ số ma sát giữa dây và trục tròn;
α biểu diễn “góc quấn”, nghĩa là tỷ số của độ dài của cung chắn bởi phần dây đã quấn trên bán kính của cung ấy.
Thử áp dụng công thức này vào trường hợp Jules Verne đã mô tả. F lúc này là lực kéo chiếc tàu trượt theo một cái cầu bắc nghiêng.
Trọng lượng của tàu là 500.000 N. Giả sử độ nghiêng của tàu là 1/10, như vậy không phải toàn bộ con tàu mà chỉ có 1/10 trọng lượng của nó tác dụng lên dây, nghĩa là chỉ có 50.000 N tác dụng lên dây mà thôi. Tiếp tục giả sử nếu k = 1/3. Góc α xác định được ngay, nếu cho rằng Matiphu quấn cả thảy 3 vòng quanh trục, α sẽ bằng 6 π.
Thay các giá trị này vào công thức Euler, ta được phương trình:
50.000 = f . 2,726π.1/3
Từ đó tính ra: f = 93 N
Thế là, để hoàn thành cái kỳ công tuyệt vời đó, người “khổng lồ” chỉ cần kéo dây bằng một lực gần 100 N thôi.
Bạn đừng nghĩ rằng con số 100 N chỉ là con số lý thuyết, chứ thực tế thì cần phải dùng một lực lớn hơn thế nhiều. Song ngược lại, có khi kết quả tính được ở đây còn quá lớn nữa cơ đấy: Khi ta dùng dây gai và trục gỗ thì hệ số ma sát sẽ rất lớn, nghĩa là sức người bỏ ra chẳng đáng là bao. Giá như có một cái dây thật chắc chắn, có thể chịu được sức kéo của một con tàu, thì lúc bấy giờ ngay một cậu bé yếu đuối, nếu quấn độ 3, 4 vòng dây vào trục thì còn thể làm được những việc tuyệt vời hơn cả nhà đại lực sĩ của Jules Verne.
(Theo Vật lý vui)