Hãy tìm hiểu những ứng dụng của vật lí trong cơ khí, tự động hoá và đánh giá triển vọng cũng như tác động của ngành này đối với khoa học và đời sống.

* Trả lời:

- Ứng dụng của vật lí trong cơ khí, tự động hóa:

+ Máy hơi nước của James Watt tạo nền tảng cho cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 1 tại nước Anh.

+ Hệ thống dây chuyền sản xuất tự động hóa của các nhà máy, xí nghiệp: sản xuất ô tô tự lái, robot trí tuệ nhân tạo.

+ Sự phát triển của vật lí bán dẫn, nền tảng để chế tạo các thiết bị điều khiển thông minh, vận hành các thiết bị tự động.

- Triển vọng cũng như tác động của ngành này đối với khoa học và đời sống:

+ Cơ khí có vai trò quan trọng trong việc sản xuất ra thiết bị, chế tạo máy và công cụ cho mọi ngành trong nền kinh tế quốc dân, tạo điều kiện để các ngành này phát triển tốt hơn. Ngành này cũng tác động trực tiếp tới chất lượng cuộc sống, sự tiện dụng của tất cả mọi người. Nhu cầu nhân lực và thông tin thị trường lao động TP.HCM năm 2019 cho thấy nhu cầu đối với nhóm ngành Cơ khí - Luyện kim - Công nghệ ô tô xe máy hiện đang đứng đầu, chiếm tỷ lệ trên 25% nhu cầu lao động.

+ Lĩnh vực tự động hóa và robot là một trong những công nghệ chủ chốt của cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư, bao trùm nhiều lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật nhằm tạo ra sản phẩm ứng dụng trong sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, quốc phòng an ninh, trong hàng không vũ trụ, y học… Việc làm chủ công nghệ thiết kế, chế tạo, tích hợp và phát triển ứng dụng robot, xây dựng hình thành một nền công nghiệp robot là điều cần thiết góp phần giúp Việt Nam theo kịp cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư và góp phần quan trọng thực hiện thành công mục tiêu công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.

* Mở rộng:

 ỨNG DỤNG CỦA VẬT LÍ TRONG MỘT SỐ NGÀNH NGHỀ

1. Ứng dụng Vật lí trong quân sự

- Thời cổ đại, các loại vũ khí dùng trong săn bắn và quân sự chủ yếu áp dụng các nguyên lí về cơ học như cung tên (hoạt động dựa vào tính chất đàn hồi của dây cung), máy ném đá (hoạt động dựa trên nguyên lí đòn bẩy).

- Trong khoa học quân sự, nhiều nghiên cứu về phát triển các loại vũ khí nhờ ứng dụng các đột phá trong nghiên cứu vật lí học như: chế tạo súng máy, đại bác cỡ lớn, máy bay, các loại súng trường mới, lựu đạn, ngư lôi, tàu ngầm, xe tăng và các loại vũ khí mới.

Ví dụ:

- Máy bay tiêm kích sử dụng các kiến thức về khí động lực học, bảo toàn động lượng.

- Hệ thống tên lửa phòng không sử dụng hệ thống phát và thu sóng điện từ kết hợp với các thuật toán quỹ đạo để phát hiện tên lửa mục tiêu và điều khiển hệ thống tên lửa bám hướng đến tiêu diệt mục tiêu.

- Tàu ngầm quân sự hoạt động dựa trên định luật Archimedes, nguyên lí Pascal, năng lượng hạt nhân.

2. Ứng dụng Vật lí trong khí tượng thủy văn

- Khí tượng học nghiên cứu các hiện tượng và quá trình biến đổi của khí quyển và những hiệu ứng trực tiếp của khí quyển lên bề mặt Trái Đất, đại dương. Các yếu tố nhiệt độ, khí áp, độ ẩm, gió, mây mưa,... biến động theo những quy luật phức tạ̣p. Vật lí có vai trò quan trọng trong việc phân tích các yếu tố thời tiết để thiết lập các dự báo.

- Thủy văn học nghiên cúu tính chất, sự chuyển động và phân bố của nước trong toàn bộ Trái Đất. Vật lí có vai trò quan trọng trong xác định hải lưu, sóng biển, thủy triều, hóa học biển, sinh học sinh thái biển, ...

- Các nghiên cứu vật lí thế kỉ XII đã giúp sáng chế các thiết bị đo áp suất và vận tốc dòng chảy. Các phân tích khoa học đã được thực hiện trong dự báo thời tiết bằng cách thu thập số liệu về trạng thái của khí quyển, thủy văn như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất khí quyển, hướng gió, tốc độ gió và hàm lượng mưa ... và xây dựng các mô hình dự báo thời tiết, thủy văn.

- Ngày nay, công tác dụ̣ báo thời tiết đã phát triển các phương pháp và các thiết bị quan trắc, thu thập số liệu, phân tích, dự báo bằng phương pháp kĩ thuật số, radar và vệ tinh ...

3. Ứng dụng Vật lí trong nông nghiệp

- Vật lí học nông nghiệp nghiên cứu và ứng dụng những phương pháp, phương tiện nhằm điều chỉnh các điều kiện vật lí liên quan đến đời sống cây trồng, chăn nuôi, nuôi trồng thủy sản, góp phần định hướng và phát triển một nền nông nghiệp an toàn và bền vững.

- Một số ứng dụng của vật lí trong nông nghiệp như: ứng dụng công nghệ nano, công nghệ nhà kính, chiếu xạ, công nghệ hạt nhân, công nghệ cơ khí và tự động hóa.

Ví dụ:

- Công nghệ nano được áp dụng để tăng hiệu quả và an toàn của phân bón và thuốc bảo vệ thực vật, làm tăng sản lượng và chất lượng sản phẩm của cây lương thực, tăng thời gian dục trũ rau quả, tạo tính chính sóm của cây trồng.

- Đối với ngành chăn nuôi, thú y, công nghệ nano áp đụng để cải thiện khả năng miễn dịch cho vật nuôi, ngăn ngừa bệnh, giảm việc sử dụng kháng sinh, giảm mùi hôi của chất thải, tăng năng suất chăn nuôi và chất lượng sản phẩm.

- Trong nuôi trồng thủy sản, công nghệ nano áp dụng để làm sạch và cải thiện chất lượng nước, tăng sản lượng, tỉ lệ sống và chất lượng của tôm, cá,...

4. Ứng dụng Vật lí trong lâm nghiệp

- Trong lĩnh vực lâm nghiệp, Vật lí đóng góp quan trọng trong nghiên cứu nhân giống cây trồng, sản xuất và chế biến gỗ, nghiên cứu và phát triển các hệ thống quản lí và bảo vệ tài nguyên rừng, phòng chống cháy rừng. Ví dụ: Với việc phát triển các hệ thống cảm biến giúp phân tích nhiệt độ, độ ẩm không khi, tốc độ gió, ... cung cấp dũ liệu cũng như cảnh báo đến các điểm báo cháy tự động. 5. Ứng dụng Vật lí trong kĩ thuật điện tử - Kĩ thuật điện tử nghiên cứu và sử dụng các thiết bị điện hoạt động theo sự điều khiển của dòng điện trong các thiết bị như đèn điện tử hay bán dẫn để thiết kế các mạch điện tử. - Các kiến thức về vật lí giúp nghiên cứu và chế tạo các linh kiện điện từ như LED, photodiode, diode laser,... là các linh kiện chủ yếu trong các mạch điện tử để điều khiển, xử lí, chuyển đổi và phân phối nguồn điện, các ứng dụng này liên quan đến việc tạo ra và xác định trường điện từ và dòng điện. 6. Ứng dụng Vật lí trong cơ khí tự động hóa - Kĩ thuật cơ khí là một ngành kĩ thuật ứng dụng các nguyên lí vật lí, kĩ thuật và khoa học vật liệu để thiết kế, chế tạo và bảo dưỡng các loại máy móc và hệ thống cơ khí. - Lĩnh vực kĩ thuật cơ khí cần sự am hiểu về cơ học, động lực học, nhiệt động lực học, khoa học vật liệu, năng lượng để thiết kế và chế tạo thiết bị công nghiệp và máy móc,... 7. Ứng dụng Vật lí trong thông tin truyền thông - Vật lí vô tuyến nghiên cứu các quá trình liên quan đến dao động điện từ và sóng vô tuyến như: sự tạo ra các dao động điện từ; sự lan truyền của chúng; sự biến đổi tần số và sự tương tác của điện từ trường với các điện tích trong chân không hoặc trong môi trường vật chất. - Phương pháp nghiên cứu của vật lí vô tuyến thâm nhập vào nhiều lĩnh vực của vật lí như quang học, vật lí chất rắn,... Một số lĩnh vực vật lí vô tuyến hiện nay đã phát triển thành những chuyên ngành độc lập như: vô tuyến thiên văn; phổ học vô tuyến, điện tử học lượng tử; sóng vô tuyến,... 8. Ứng dụng Vật lí trong công nghiệp hạt nhân - Năng lượng hạt nhân hay năng lượng nguyên tử là một dạng năng lượng được giải phóng khi hạt nhân nguyên tử bị tách ra thành nhiều hạt nhân nhỏ hơn (phân hạch) hoặc các hạt nhân nhỏ hợp nhất thành hạt nhân lớn hơn (nhiệt hạch). Công nghệ hạt nhân được thiết kế để tách năng lượng hữu ích từ hạt nhân nguyên tử thông qua các lò phản ứng hạt nhân có kiểm soát. - Một số ứng dụng công nghệ hạt nhân trong +) Trong y học: Công nghệ hạt nhân dùng để chế tạo một số thiết bị đo và chẩn đoán hình ảnh hiện đại để tìm các khối u bất thường, chẩn đoán và điều trị bệnh. +) Trong công nghiệp: Sử dụng các nguồn phóng xạ và các thiết bị hạt nhân để chế tạo các hệ thống kiểm tra chất lượng sản phẩm đúc, hàn, khảo sát các đường ống, đo bề dày, mật độ vật chất trong các mẫu quặng. +) Trong nông nghiệp: Nghiên cứu sử dụng phóng xạ kết hợp với những tác nhân khác để cải tạo giống cây trồng, khử trùng, bảo quản thực phẩm và nông sản, chế tạo một số chế phẩm bằng bức xạ... Xem thêm các bài viết liên quan,chi tiết khác: Giải Vật lí lớp 10 Bài 1: Khái quát về môn Vật lí Lý thuyết Vật lí 10 Bài 1: Khái quát về môn vật lí