Title (KHTN 7 cả năm) Những câu hỏi mở rộng bài học.docx ✅

Câu 1. Vì sao báo cheetah lại là loài động vật chạy nhanh nhất trên cạn? Báo gêpa (cheetah – Acinonyx jubatus) là loài thú chạy nhanh nhất trên cạn, có thể đạt tốc độ lên đến 112 km/h, tuy nhiên thực tế thường duy trì khoảng 95–100 km/h và chỉ kéo dài 20–30 giây. Để đạt tốc độ ấn tượng đó, báo gêpa có thân hình mảnh mai, cột sống dẻo như lò xo, chân dài có cơ bắp phát triển, móng vuốt không co rút giúp tăng độ bám đất. Tuy nhiên, quá trình tăng tốc làm nhiệt độ cơ thể tăng nhanh, dễ gây sốc nhiệt nếu không dừng lại kịp thời. Nhờ khả năng bứt tốc, chúng có thể đuổi kịp con mồi nhanh như linh dương gazelle (tốc độ ~80 km/h), nhưng do giới hạn thể lực, báo gêpa chỉ thành công nếu bắt được mồi trong vài trăm mét đầu tiên. Câu 2. Vì sao tàu siêu tốc Shinkansen lại chạy nhanh mà vẫn rất êm ái? Tàu Shinkansen của Nhật Bản nổi tiếng với khả năng vận hành ở tốc độ cao (đến 300 km/h) mà vẫn cực kỳ êm ái. Điều này nhờ thiết kế khí động học đặc biệt: mũi tàu mô phỏng mỏ chim bói cá giúp giảm tiếng ồn khi đi qua hầm. Hệ thống cảm biến rung và cơ cấu treo chủ động cho phép điều chỉnh độ giảm xóc theo thời gian thực. Ngoài ra, đường ray được thi công chính xác gần như tuyệt đối với sai số dưới ±1 mm (tại khe hở hoặc mối ghép ray) và cách ly hoàn toàn khỏi giao thông khác. Các toa tàu còn có động cơ riêng, giúp phân phối lực kéo đều và ổn định. Nhờ đó, Shinkansen chạy nhanh nhưng vẫn cực kỳ mượt và chính xác từng giây. Câu 3. Vì sao ánh sáng lại là thứ có tốc độ nhanh nhất trong vũ trụ? Trong chân không, ánh sáng di chuyển với tốc độ cực đại là 299.792.458 m/s, tương đương ~1,08 tỷ km/h. Đây là giới hạn tốc độ không thể vượt qua theo thuyết tương đối hẹp của Einstein (1905). Khi vật chất chuyển động càng gần tốc độ ánh sáng, khối lượng tương đối tính sẽ tăng dần, cần năng lượng vô hạn để tiếp tục gia tốc – điều không khả thi. Vì vậy, không có vật thể có khối lượng nào có thể đạt hay vượt ánh sáng. Ngoài ra, mọi tín hiệu truyền qua sóng điện từ (radio, truyền hình, internet, GPS…) đều phụ thuộc vào tốc độ ánh sáng. Thậm chí, khi quan sát các vì sao, ta đang thấy ánh sáng phát ra từ hàng triệu năm trước, vì ánh sáng dù nhanh vẫn cần thời gian để đi qua vũ trụ rộng lớn. Câu 4. Vì sao tàu vũ trụ phải bay với tốc độ cực cao để thoát khỏi Trái Đất? Để vượt qua lực hút hấp dẫn của Trái Đất và không rơi trở lại, tàu vũ trụ cần đạt vận tốc tối thiểu gọi là vận tốc thoát ly. Vận tốc này khoảng 11,2 km/s (tức 40.320 km/h) nếu phóng trực tiếp ra khỏi Trái Đất. Tuy nhiên, trong thực tế, tàu thường đạt vận tốc cấp một khoảng 7,9 km/s để vào quỹ đạo trước khi tăng tốc tiếp. Ví dụ, tàu Apollo 11 đã đạt hơn 39.000 km/h sau khi rời tầng khí quyển để hành trình tới Mặt Trăng. Nếu tốc độ không đủ lớn, trọng lực sẽ kéo vật thể quay lại Trái Đất. Vì thế, việc tính toán tốc độ phóng chính xác là yếu tố then chốt của các sứ mệnh vũ trụ. Câu 5. Vì sao một số loài cá mập có thể bơi cực nhanh dù thân hình rất lớn? Cá mập mako vây ngắn (Isurus oxyrinchus) là loài cá mập bơi nhanh nhất, đạt tốc độ tới 74 km/h dù dài tới 4 mét và nặng hơn 500 kg. Nhờ hệ cơ đặc biệt gọi là “cơ đỏ trung tâm”, chúng có thể bơi liên tục mà không mệt. Toàn thân chúng phủ lớp vảy răng siêu nhỏ (dermal denticles), giúp giảm lực cản nước – giống công nghệ áo bơi hiện đại. Ngoài ra, thân thuôn dài, đầu nhọn, vây lưng lớn và đuôi hình liềm giúp tối ưu lực đẩy. Nhờ đó, cá mập mako trở thành thợ săn siêu tốc chuyên đuổi theo cá ngừ, cá thu giữa đại dương. Câu 6. Vì sao tàu lượn siêu tốc có thể đạt vận tốc hơn 150 km/h mà không cần động cơ? Tàu lượn siêu tốc (roller coaster) hoạt động chủ yếu nhờ vào nguyên lý chuyển hóa thế năng thành động năng. Khi tàu được kéo lên đỉnh bằng xích hoặc động cơ, nó tích lũy thế năng do độ cao. Khi thả xuống, năng lượng này biến thành động năng, giúp tàu đạt vận tốc cực cao – ví dụ:
Kingda Ka (Mỹ) đạt 206 km/h, là tàu lượn nhanh nhất thế giới năm 2024. Hệ thống ray được thiết kế sao cho sau mỗi cú rơi, tàu tiếp tục có đủ động năng để đi tiếp qua các vòng xoắn và dốc. Một số tàu hiện đại dùng nam châm điện từ (LSM – Linear Synchronous Motor) để tăng tốc tức thì mà không cần leo dốc, tương tự công nghệ trên tàu siêu tốc Maglev. Câu 7. Vì sao sét lại đánh cực nhanh dù chỉ diễn ra trong tích tắc? Sét là hiện tượng phóng điện cực mạnh giữa mây và đất khi hiệu điện thế vượt quá 1.000.000 volt/m. Mặc dù một tia sét chỉ kéo dài vài phần nghìn giây, nhưng tia dẫn của nó di chuyển với vận tốc khoảng 100.000 km/s – tương đương 1/3 tốc độ ánh sáng. Nhiệt độ trong kênh sét có thể đạt tới 30.000°C, đủ để làm không khí giãn nở đột ngột gây ra tiếng sấm vang rền. Chính nhờ vận tốc cực lớn và năng lượng khổng lồ, sét có thể đánh trúng mục tiêu trong tích tắc. Mỗi giây, có hơn 100 tia sét xảy ra trên toàn cầu, gây ảnh hưởng lớn đến cháy rừng, phá hủy thiết bị điện tử và có thể gây tử vong nếu đánh trúng người.. Câu 8. Vì sao cơ thể con người có giới hạn về tốc độ chạy? Vận động viên chạy nhanh nhất thế giới, Usain Bolt, từng đạt vận tốc cực đại 44,72 km/h trong chặng 100m tại Olympic 2009 – chưa ai phá được kỷ lục này. Tuy nhiên, cơ thể con người có nhiều giới hạn: cơ bắp cần đủ lực để tạo đà, khớp gối phải chịu tải nặng, và tim-phổi phải cung cấp đủ oxy. Hơn nữa, lực ma sát giữa chân và mặt đất giới hạn tốc độ đẩy. Các nghiên cứu cho thấy nếu các yếu tố được tối ưu (cấu trúc cơ thể, kỹ thuật, điều kiện đường chạy), con người có thể đạt tối đa ~64 km/h – nhưng đó chỉ là lý thuyết. Các nhà khoa học như Peter Weyand (Mỹ) cho rằng giới hạn nằm ở thời gian tiếp đất của mỗi bước chạy: nếu rút ngắn được thời gian đó, tốc độ có thể tăng thêm, nhưng rủi ro chấn thương cũng tăng theo. Câu 9. Vì sao muỗi vỗ cánh cực nhanh mà ta vẫn nghe được tiếng vo ve? Muỗi vỗ cánh với tốc độ cực kỳ nhanh – khoảng 300 đến 600 lần mỗi giây tùy loài. Âm thanh vo ve mà ta nghe được chính là tần số rung của cánh muỗi tạo ra sóng âm. Với tần số trung bình khoảng 400 Hz, tai người dễ dàng nhận ra âm thanh này – đây là một lý do vì sao muỗi thường bị phát hiện trước khi chích. Đặc biệt, muỗi cái (loài hút máu) thường vỗ cánh nhanh hơn muỗi đực để thu hút bạn tình. Ngoài ra, tiếng vo ve không chỉ dùng để giao tiếp mà còn là một dấu hiệu sinh học giúp phân biệt loài. Dù có tốc độ vỗ cánh cực nhanh, nhưng tốc độ bay thực tế của muỗi chỉ khoảng 1,6 – 2,4 km/h. Câu 10. Vì sao tế bào thần kinh truyền tín hiệu nhanh đến vậy? Tế bào thần kinh truyền tín hiệu bằng điện thế hoạt động lan dọc theo sợi trục (axon). Với các sợi có bao myelin – lớp cách điện bao quanh – tín hiệu truyền rất nhanh nhờ cơ chế “nhảy cóc” qua các eo Ranvier, giúp tăng tốc độ lên đến 120 m/s (~432 km/h). Nhờ vậy, các phản xạ như chạm vật nóng chỉ mất 0,1–0,2 giây. Ngược lại, sợi không có bao myelin như neuron dẫn truyền đau chỉ dẫn tín hiệu chậm, từ 0,5 đến 2 m/s. Mỗi loại neuron có tốc độ khác nhau tùy cấu trúc, tạo nên mạng lưới thần kinh chính xác và hiệu quả cao trong cơ thể người. Câu 11. Vì sao lửa lan truyền nhanh trong rừng khô? Trong điều kiện thời tiết khô nóng, gió mạnh và độ ẩm thấp, lửa có thể lan cực nhanh trong rừng. Tốc độ cháy có thể đạt 22 km/h trên mặt đất và vượt 90 km/h ở sườn dốc. Lá khô, nhựa cây, cỏ chết là nhiên liệu lý tưởng, dễ bắt lửa. Gió mạnh còn mang tàn lửa bay xa, gây cháy ở nơi cách xa hàng trăm mét – hiện tượng này gọi là “cháy nhảy cóc” (spotting fire).. Ví dụ, cháy rừng Camp Fire năm 2018 ở California đã thiêu rụi hơn 62.000 ha rừng chỉ trong vài ngày. Khi nhiệt độ vượt 30°C và độ ẩm dưới 20%, cây cối trở thành “mồi cháy” lý tưởng. Vì thế, phát hiện sớm và phản ứng cứu hỏa nhanh là yếu tố sống còn. Câu 12. Vì sao các hạt proton trong máy gia tốc có thể đạt gần tốc độ ánh sáng?