Thời gian gần đây, cộng đồng mạng lan truyền một bài tập Vật lý được cho là của Elon Musk thời còn đi học, làm dấy lên nhiều ý kiến trái chiều.
Nhiều người cho rằng, ngay cả một thiên tài như Elon Musk cũng từng phải vật lộn với những bài toán mô-men lực, vậy nên học sinh ngày nay cũng không có lý do gì để trốn tránh việc học tập.
Thực tế, kiến thức về mô-men lực đóng vai trò quan trọng trong quá trình xây dựng khối tài sản hàng trăm tỷ đô la của Elon Musk. Bản thân tôi, một người sử dụng xe Tesla Model Y, đã nhận thấy điều này qua thiết kế đặc biệt của tay nắm cửa.
Khác với những chiếc xe thông thường, Tesla Model Y thiết kế tay nắm cửa ẩn vào thân xe. Điều này đòi hỏi người dùng phải đẩy vào thân cửa để đóng, tạo ra một trải nghiệm khác biệt so với những dòng xe khác như Lexus NX mà tôi từng sử dụng. Việc đóng cửa xe Tesla Model Y đôi khi gây ra sự bất tiện do lực tác động không đủ mạnh.
Việc tính toán mô-men lực là vô cùng quan trọng trong thiết kế cửa xe. Tesla ưu tiên thiết kế thân xe láng mượt, giảm thiểu tối đa lực cản của gió để tăng hiệu quả sử dụng năng lượng. Do đó, thiết kế tay nắm cửa truyền thống đã được “hy sinh” để đạt được mục tiêu này.
Để bù đắp cho việc thiếu tay nắm cửa, kích thước cửa xe Tesla được tăng lên, từ đó tăng mô-men lực và giảm lực đẩy cần thiết để đóng cửa.
Bên cạnh mô-men lực, Elon Musk chắc chắn cũng đã ứng dụng tích phân trong quá trình thiết kế xe Tesla. Lực cản của gió khi xe di chuyển phụ thuộc vào diện tích bề mặt xe và cách phân phối các bề mặt này.
Những vị trí có độ dốc cao sẽ chịu lực đẩy của gió khác với những vị trí dốc thấp hơn. Lực ma sát của không khí cũng phụ thuộc vào diện tích bề mặt xe. Vậy làm thế nào để tính toán chính xác diện tích bề mặt xe?
Như chúng ta thấy, bề mặt cửa xe thường có cấu trúc lồi lõm phức tạp. Để tính diện tích của bề mặt này, chúng ta cần sử dụng tích phân, một phép tính ngược của đạo hàm. Với một bề mặt không lý tưởng, ta có thể biểu diễn nó bằng một phương trình. Phép đạo hàm chia nhỏ bề mặt thành những phần nhỏ để tính diện tích theo hình chữ nhật, sau đó phép tích phân sẽ cộng các diện tích này lại để cho ra diện tích tổng của bề mặt phức tạp.
Phép tính đạo hàm có thể được minh họa bằng cách chia đồ thị thành những đơn vị nhỏ, mỗi đơn vị được giới hạn bởi hai đường thẳng màu xanh. Diện tích của mỗi đơn vị này có thể được tính bằng công thức diện tích hình chữ nhật. Cộng tất cả các diện tích này lại, ta được diện tích dưới đường đồ thị, đó chính là phép tích phân.
Đường đồ thị này tương tự như đường cong trên bề mặt cửa xe. Bằng cách sử dụng đạo hàm và tích phân, ta có thể tính được diện tích của cửa xe, từ đó tính toán lực ma sát của gió và tác động của gió đến việc tiêu hao năng lượng của xe.
Như vậy, việc học đạo hàm và tích phân có ứng dụng thực tế trong nhiều lĩnh vực. Các phần mềm toán học như MathLab có thể giúp thực hiện các phép tính này một cách nhanh chóng, nhưng điều quan trọng là người dùng phải hiểu rõ nguyên lý cơ bản, biết lựa chọn phép tính phù hợp, đo đạc các thông số cần thiết và chọn phương trình phù hợp để mô phỏng bề mặt.
Nhiều học sinh chuyên toán thường cho rằng toán học chỉ phục vụ cho nghiên cứu chuyên sâu, còn người bình thường không cần đến.
Tuy nhiên, ngay cả một kỹ sư hóa như tôi, khi cần tính toán bề mặt của một bộ phận ống dẫn hóa chất, cũng phải sử dụng đến phép tích phân. Mặc dù hiện nay đã có phần mềm hỗ trợ, nhưng các kỹ sư vẫn cần hiểu rõ về đạo hàm và tích phân để áp dụng vào công việc.
Tôi không khỏi bật cười khi nhớ lại cô giáo dạy toán của mình cố gắng giải thích ứng dụng của đạo hàm và tích phân. Những kiến thức về phương trình bậc ba và phép tích phân, đạo hàm mà tôi vừa trình bày, thực chất là những bài học mà cô giáo tôi đã dạy khi bị học sinh hỏi về mục đích của việc học tích phân và đạo hàm.
Nếu không có đủ kỹ sư tham gia vào thiết kế máy móc, thiết bị sản xuất công nghiệp và các sản phẩm công nghiệp, thì có lẽ ít ai nhận ra được tầm quan trọng của toán học trong thực tế.
Admin
Nguồn: VnExpress
