Trải nghiệm kiến thức KNOWLEDGE IN ACTION
Tự thử nghiệm điều bạn tò mò.
Hãy tự điều chỉnh và tận mắt kiểm chứng nguyên lý bạn tò mò.
Hôm nay bạn sẽ khám phá điều gì?
Nhiều lĩnh vực, những khám phá nhỏ
Chọn điều bạn tò mò hôm nay.
Các trải nghiệm được hiển thị ngẫu nhiên.
01 / IT · Con đường đến đáp án
Tìm từng ô,
tìm bằng cách thu hẹp một nửa.
Tìm số mục tiêu trong dãy số được sắp xếp lần lượt từ 1.
Cùng theo dõi mỗi phương pháp kiểm tra các số bao nhiêu lần.
Đổi mục tiêu hoặc số lượng sẽ so sánh lại việc tìm kiếm từ đầu.
Số lần là số lượng số đã được kiểm tra xem có bằng mục tiêu không. Nếu vẫn đang tìm, chênh lệch cuối cùng giữa hai phương pháp có thể thay đổi.
Đổi mục tiêu rồi tìm kiếm để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự tìm kiếm
Kiểm tra số ở giữa giúp loại ngay một nửa không chứa đáp án.
Tìm kiếm nhị phân dùng được khi dữ liệu đã được sắp xếp. Trải nghiệm này dùng các số đã sắp xếp và không tính chi phí sắp xếp vào so sánh. Nếu mục tiêu ở ngay đầu, tìm kiếm tuần tự có thể tìm thấy nhanh hơn.
Đọc thêm về nguyên lý · NIST: Tìm kiếm nhị phân
02 / IT · Chờ đợi và truyền dữ liệu
Ngay cả đường truyền nhanh,
vẫn có thời gian chờ.
Thử đổi kích thước tệp, tốc độ đường truyền và độ trễ khứ hồi.
Xem riêng thời gian chờ phản hồi và thời gian truyền tệp sau đó.
1 byte bằng 8 bit. Ở đây tính 1MB = 100 chục nghìn byte, 1Mbps = 100 chục nghìn bit mỗi giây.
Đổi kích thước, tốc độ và độ trễ để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự tách thời gian chờ
Tốc độ truyền tệp và thời gian chờ phản hồi là hai yếu tố khác nhau.
Tổng thời gian = một lần trễ khứ hồi + kích thước tệp × 8 ÷ tốc độ đường truyền. Đây là mô hình đơn giản truyền dữ liệu với tốc độ không đổi, không tính thiết lập kết nối và tắc nghẽn. Thời gian tải thực tế thay đổi theo nhiều lượt trao đổi, xử lý của máy chủ, tắc nghẽn và mất dữ liệu khi truyền.
Đọc thêm về nguyên lý · Cloudflare: Độ trễ mạng
03 / Hóa học · Đọc chênh lệch bằng logarit
pH chênh một đơn vị,
nồng độ chênh mười lần.
Thử đổi pH của hai dung dịch giả định.
Ước tính nồng độ ion hydro để so sánh chênh lệch giữa A và B.
Màu dung dịch là cách biểu diễn khái niệm giúp phân biệt. Màu này không thể hiện màu chất chỉ thị thực tế hay độ an toàn của dung dịch.
Đổi pH của hai dung dịch để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự so sánh
pH càng thấp, giá trị xấp xỉ của nồng độ ion hydro càng lớn.
Ở đây tính [H₃O⁺] ≈ 10−pH mol/L. Định nghĩa pH chính xác dùng hoạt độ thay cho nồng độ. pH trung tính 7 là mốc tại 25°C; chỉ dựa vào pH không thể đánh giá độ an toàn hay độ mạnh của bản thân axit. 0~14 là phạm vi khảo sát của trải nghiệm này, không phải pH của mọi dung dịch đều nằm trong đó.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: pH và pOH
04 / Hóa học · Nguyên liệu hết trước
Hai loại phân tử,
có thể phản ứng hết không?
Thử ghép các phân tử giả định theo tỉ lệ phản ứng.
Tìm lượng nước có thể tạo thành theo 2H₂ + O₂ → 2H₂O.
Đây là mô hình ghép nhóm giả định, ghép 2 phân tử hydro và 1 phân tử oxy thành một nhóm. Lượng nước hiển thị là số phân tử tối đa có thể tạo ra trong mô hình.
Đổi số phân tử để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự ghép nhóm
Số phân tử có thể ghép đúng tỉ lệ quyết định số phân tử nước tạo thành.
Mỗi nhóm cần 2 phân tử H₂ và 1 phân tử O₂. Số nhóm có thể tạo là giá trị nhỏ hơn giữa ‘phần nguyên của số phân tử hydro ÷ 2’ và ‘số phân tử oxy’. Nếu số phân tử hydro lẻ, sẽ dư 1 phân tử hydro, nên cả hai loại đều có thể còn dư. Đây không phải thí nghiệm tái hiện tốc độ, điều kiện và hiệu suất phản ứng thực tế.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Chất phản ứng giới hạn và hiệu suất phản ứng
05 / Vật lý · Ba đại lượng mô tả điện
Đổi điện áp và điện trở,
dòng điện sẽ ra sao?
Đây là mạch giả định có điện áp một chiều đặt lên một điện trở.
Cùng so sánh dòng điện chạy qua và công suất tiêu thụ.
Công suất so với ban đầu lấy 0.36W tại 6V·100Ω làm mốc. 1A bằng 1,000mA.
Đổi điện áp và điện trở để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự đổi các giá trị của mạch
Khi điện trở không đổi, dòng điện tỉ lệ thuận với điện áp, còn công suất tỉ lệ thuận với bình phương điện áp.
Tính theo định luật Ohm I = V ÷ R và công suất P = V² ÷ R. Đây là mô hình một chiều với một điện trở có giá trị không đổi. Điện trở của vật liệu, bóng đèn và thiết bị điện tử thực tế có thể thay đổi theo nhiệt độ và trạng thái hoạt động. Trải nghiệm giúp hiểu mối quan hệ trên màn hình, không hướng dẫn cách đấu dây thực tế.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Định luật Ohm · Công suất và điện năng
06 / Vật lý · Năng lượng đổi dạng
Độ cao giảm bao nhiêu,
chuyển động tăng tương ứng.
Một vật giả định rơi từ trạng thái đứng yên.
Thế năng và động năng thay đổi thì tổng có giữ nguyên?
Đây là tỉ lệ quãng đường đã rơi so với độ cao ban đầu, không phải tỉ lệ thời gian rơi.
Đổi độ cao, khối lượng và vị trí rơi để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự đổi vị trí
Động năng tăng đúng bằng phần thế năng giảm.
Mô hình có gia tốc trọng trường 9.8m/s², không có ma sát và lực cản không khí. Gọi độ cao ban đầu là h, tỉ lệ đã rơi là p, thì thế năng là mgh(1 − p), động năng là mghp, tốc độ là √(2ghp). Mốc thế năng là mặt đất, và 100% là ngay trước va chạm. Không bao gồm quá trình chuyển thành biến dạng, nhiệt và âm thanh sau va chạm.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Thế năng trọng trường · NASA: Bảo toàn năng lượng
07 / Điều ‘bình thường’ trong các con số
Chỉ một người thay đổi,
trung bình có thay đổi theo?
Đây là thu nhập tháng của sáu người giả định.
Đổi thu nhập của người ngoài cùng bên phải để so sánh.
Chiều cao cột luôn được so sánh trên thang 0~1,000 chục nghìn won.
Di chuyển thanh trượt hoặc dùng phím mũi tên để điều chỉnh.
Đổi các con số để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự thay đổi
Khi thu nhập tương đương, trung bình và trung vị gần nhau.
Trung bình là tổng các giá trị chia cho số người; trung vị là giá trị ở giữa khi xếp theo thứ tự độ lớn. Với sáu người, lấy trung bình của hai giá trị ở giữa. Đại lượng đại diện phù hợp phụ thuộc vào phân bố và câu hỏi.
08 / Khung cảnh do màu sắc tạo nên
Cùng một áp phích,
chỉ đổi màu đã khác.
Chọn màu nền, màu chữ và màu nhấn.
Cùng xem cảm nhận thay đổi và độ dễ đọc của chữ.
Từ khám phá nhỏ,
niềm vui lớn.
Nơi trí tò mò dừng chân, Kho tri thức
Từ khám phá nhỏ,
niềm vui lớn.
Nơi trí tò mò dừng chân, Kho tri thức
Đổi màu để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự thay đổi
Cùng bố cục nhưng đổi màu sẽ tạo ấn tượng khác.
Màu nền thay đổi ấn tượng của mảng lớn, còn màu nhấn thay đổi phần thu hút ánh nhìn. Chênh lệch độ sáng giữa chữ và nền liên quan đến độ dễ đọc. Chỉ số hiển thị là độ tương phản tính từ độ chói tương đối của hai màu.
09 / Quy tắc tìm vị trí cho sách
Sáu cuốn sách,
xếp theo thứ tự nào?
Nhấn sách để lần lượt xếp lên kệ từ bên trái.
Xếp từ sách có số phân loại nhỏ đến lớn.
Sách chưa tìm được chỗ
Sách giả định · Nhấn sách để chuyển lên kệ.Nhấn lại sách đã xếp để lấy ra. Dùng Tab và Enter khi thao tác bằng bàn phím.
Giúp sáu cuốn sách rời rạc tìm đúng vị trí.
Sau khi tự xếp sách
Số phân loại nhóm sách theo chủ đề và cho biết vị trí tìm sách trên kệ.
KDC là hệ thống phân loại sách theo chủ đề. Ở đây, bạn làm quen với thứ tự qua số phân loại của các chủ đề lớn. Trong thư viện thực tế, sách cùng số phân loại còn được sắp theo các thành phần khác của ký hiệu xếp giá, như ký hiệu tác giả, và quy tắc của thư viện.
Kinh tế·Xã hội · Thời gian và lãi kép
Khi lãi cũng sinh lãi,
thời gian tạo nên khác biệt.
So sánh lãi đơn và lãi kép với cùng tiền gốc và lãi suất.
Kéo dài thời gian thì chênh lệch hai số tiền thay đổi thế nào?
Giả định lãi suất mỗi năm không đổi, không gửi thêm hoặc rút tiền.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự thay đổi
Với lãi kép, kỳ sau tính lãi trên cả tiền gốc lẫn lãi đã phát sinh.
Lãi đơn = tiền gốc × (1 + lãi suất năm × thời gian), lãi kép hằng năm = tiền gốc × (1 + lãi suất năm)thời gian. Khi tính, chia lãi suất theo % cho 100. Đây là phép tính phục vụ học tập, không tính thuế, phí và biến động giá cả, không dự đoán lợi suất của sản phẩm thực tế.
Đọc thêm về nguyên lý · Investor.gov: Nguyên lý lãi kép
Toán học·Thống kê · Tỉ lệ nền và xác suất
Thông báo chính xác,
vì sao vẫn có thể sai.
Thử bật cảnh báo spam cho 10,000 tin nhắn giả định.
Đổi tỉ lệ spam và hiệu năng phát hiện để so sánh độ tin cậy của cảnh báo.
Số trường hợp là giá trị kỳ vọng tính từ xác suất. Không kiểm tra tin nhắn thực tế hay gửi cảnh báo.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự thay đổi
Khi spam hiếm, ngay cả tỉ lệ báo nhầm nhỏ cũng có thể áp dụng lên rất nhiều tin nhắn bình thường.
Cảnh báo đúng = 10,000 × tỉ lệ spam × tỉ lệ phát hiện; cảnh báo sai = 10,000 × tỉ lệ tin nhắn bình thường × tỉ lệ báo nhầm. Tỉ lệ spam trong các cảnh báo bằng số cảnh báo đúng ÷ tổng số cảnh báo. Dù cùng hiệu năng phát hiện, kết quả vẫn thay đổi theo mức độ phổ biến ban đầu của spam.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Xác suất và xác suất có điều kiện
Sinh học·Môi trường · Quần thể và tăng trưởng
Đang tăng nhanh,
vì sao lại chậm dần?
Khảo sát một quần thể giả định có giới hạn về thức ăn và không gian.
Đổi số cá thể ban đầu, sức chứa môi trường và thời gian để so sánh đường cong tăng trưởng.
Số cá thể thể hiện xu hướng trung bình nên có thể hiển thị dưới dạng số thập phân. Bước là đơn vị thời gian của mô hình này.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự thay đổi
Càng gần giới hạn môi trường, dư địa tăng thêm càng nhỏ.
Mô hình logistic dùng dN/dt = rN(1 − N/K). N là số cá thể, K là sức chứa môi trường cố định, r là hệ số tăng trưởng. Ở đây hiển thị nghiệm theo thời gian liên tục của phương trình đó. Đây là mô hình đơn giản không có di cư, mùa hay biến động thức ăn, không dự đoán hệ sinh thái thực tế.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Phương trình logistic
Toán học·Thống kê · Tối ưu hóa với cùng điều kiện
Cùng một hàng rào,
diện tích lại khác nhau.
Tạo hình chữ nhật bằng hàng rào có chiều dài cố định.
Sự cân đối giữa chiều ngang và chiều dọc làm thay đổi diện tích có thể bao được.
Hình chữ nhật được rào kín cả bốn cạnh. Không tính trường hợp tận dụng tường hoặc chừa lối vào.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự thay đổi
Chiều ngang và chiều dọc càng gần nhau, cùng hàng rào càng bao được không gian rộng hơn.
Chiều ngang + chiều dọc = chu vi ÷ 2, diện tích = chiều ngang × chiều dọc. Trong các hình chữ nhật có chu vi cố định, hình vuông với hai chiều bằng nhau có diện tích lớn nhất. Diện tích tối đa = (chu vi ÷ 4)2 được dùng để so sánh.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: So sánh diện tích khi cùng chu vi
Trái Đất·Vũ trụ · Tỉ lệ bản đồ
Đoạn ngắn trên bản đồ,
ngoài thực tế dài bao nhiêu?
Chọn tỉ lệ và thay đổi chiều dài trên bản đồ.
Cùng xem khoảng cách thực tế và diện tích khu vực hình vuông.
Chiều dài trên bản đồ là giá trị giả định, không phải chiều dài đo bằng thước trên màn hình.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự thay đổi
Mẫu số tỉ lệ càng lớn, cùng chiều dài trên bản đồ càng thể hiện không gian thực tế rộng hơn.
Với tỉ lệ 1 : S, khoảng cách thực tế(km) = chiều dài trên bản đồ(cm) × S ÷ 100,000. Diện tích thực tế của hình vuông bằng bình phương cạnh thực tế(km). Không tính biến dạng do phép chiếu bản đồ và độ dốc địa hình. Phóng to bản đồ trên màn hình không tự động làm đổi con số ghi tỉ lệ dành cho bản in.
Đọc thêm về nguyên lý · USGS: Hướng dẫn về bản đồ và tỉ lệ
Trái Đất·Vũ trụ · Các mùa và Mặt Trời
Các mùa làm thay đổi
góc chiếu nắng giữa trưa.
Thử đổi vĩ độ và vị trí theo mùa của Mặt Trời.
Độ cao Mặt Trời lúc trưa và bóng của cọc 1m cùng thay đổi.
Số dương là vĩ độ bắc, số âm là vĩ độ nam. 0° là xích đạo.
Trưa ở đây là trưa Mặt Trời, khi Mặt Trời cao nhất tại nơi đó, không phải 12 giờ trên đồng hồ. Độ nghiêng trục quay Trái Đất được giữ cố định ở khoảng 23.4°.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự thay đổi
Dù cùng vị trí theo mùa, góc chiếu nắng ở Bắc bán cầu và Nam bán cầu vẫn khác nhau.
Độ cao lúc trưa Mặt Trời ≈ 90° − |vĩ độ − xích vĩ Mặt Trời|. Chiều dài bóng của cọc 1m dựng vuông góc với mặt phẳng ngang được tính bằng 1 ÷ tan(độ cao). Ở độ cao 90°, bóng dài 0. Không tính khúc xạ khí quyển và địa hình; dùng giá trị xích vĩ đại diện cho các mùa.
Đọc thêm về nguyên lý · NOAA: Công thức tính vị trí Mặt Trời
IT · Dữ liệu tạo nên hình ảnh
Khi pixel tăng,
dữ liệu cần lưu cũng tăng.
Thử đổi chiều ngang, chiều dọc của ảnh và số bit mỗi pixel.
So sánh dung lượng dữ liệu pixel trước khi nén.
Lưới trong hình là mô hình thu nhỏ để giải thích pixel. Nó không thể hiện kích thước màn hình hay kích thước in.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự thay đổi
Tăng mỗi chiều lên gấp đôi làm số pixel và dung lượng dữ liệu tăng gấp bốn.
Dữ liệu pixel(byte) = số pixel ngang × số pixel dọc × số bit mỗi pixel ÷ 8. Ở đây 1MB bằng 1,000,000 byte. Không tính phần đầu tệp, bảng màu, dữ liệu đệm cuối hàng và nén nên kích thước tệp ảnh thực tế sẽ khác. 8 bit là một cách biểu diễn, chẳng hạn độ sáng đen trắng; trong ví dụ này, 8 bit bổ sung của 32 bit biểu diễn độ trong suốt.
Đọc thêm về nguyên lý · Microsoft: Dữ liệu pixel và cấu trúc lưu trữ bitmap
Hóa học · Pha loãng và lượng chất tan
Thêm nước làm loãng đi,
nhưng lượng chất đã tan vẫn giữ nguyên.
Thử đổi nồng độ, thể tích dung dịch giả định và lượng nước thêm vào.
Khảo sát quá trình nồng độ thay đổi khi lượng chất tan được giữ nguyên.
g/L là khối lượng chất tan trong 1L dung dịch. Nước thêm vào không chứa chất tan.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự thay đổi
Khi thể tích dung dịch tăng gấp đôi, nồng độ giảm một nửa nhưng lượng chất tan vẫn giữ nguyên.
Nồng độ ban đầu × thể tích ban đầu = nồng độ cuối × thể tích cuối. Có thể tính khi các thể tích dùng cùng đơn vị. Mô hình này giả định chất tan không phản ứng hay bay hơi, được trộn đều hoàn toàn và thể tích dung dịch với nước có thể cộng trực tiếp.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Nồng độ và sự pha loãng dung dịch
Vật lý · Decibel và sự cộng âm
Cường độ âm tăng gấp đôi,
decibel cũng tăng gấp đôi sao?
Hãy thay đổi mức decibel của một âm và số âm có cùng mức.
So sánh sự khác biệt giữa cường độ cộng lại tại một điểm và mức decibel.
Không phát âm thanh thực tế. Số lần tăng cường độ khác với số lần tăng độ to mà con người cảm nhận.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự thay đổi
Khi cộng cường độ của hai âm có cùng mức, mức âm tăng khoảng 3dB.
Mức tổng hợp của N âm = mức của một âm + 10 × log₁₀(N). Giả định các âm có cùng mức tại cùng một điểm quan sát, độc lập với nhau và không duy trì quan hệ pha cố định. Mô hình này không tính tổng các sóng đồng pha, độ to cảm nhận hay các khuyến nghị về thính lực.
Đọc thêm về nguyên lý · Đại học Manchester: Cộng cường độ của các âm khác nhau
Kinh tế và xã hội · Giá cả và sức mua
Tiền tăng nhanh
hơn giá cả chăng?
Hãy thay đổi riêng tốc độ tăng số tiền và tỷ lệ lạm phát.
Quy đổi tiền ở thời điểm sau theo mức giá ban đầu để so sánh.
Giả định giá của cùng một giỏ hàng hóa tăng theo tỷ lệ đã đặt. Không sử dụng số liệu giá thực tế hay tỷ suất sinh lời của sản phẩm tài chính.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự thay đổi
Dù tiền tăng, nếu giá cả tăng nhanh hơn thì lượng hàng có thể mua bằng cùng số tiền sẽ giảm.
Số tiền danh nghĩa = số tiền ban đầu × (1 + tốc độ tăng số tiền)thời gian, số tiền quy đổi theo mức giá ban đầu = số tiền danh nghĩa ÷ (1 + tỷ lệ lạm phát)thời gian. Tốc độ tăng hằng năm đã điều chỉnh theo giá cả được tính bằng (1 + tốc độ tăng số tiền) ÷ (1 + tỷ lệ lạm phát) − 1. Khi tính, chia tỷ lệ % cho 100. Đây là mô hình học tập dùng các tỷ lệ giả định không đổi, bỏ qua thuế, phí và khác biệt tiêu dùng giữa các cá nhân.
Đọc thêm về nguyên lý · Ngân hàng Trung ương châu Âu: Lạm phát và sức mua
Sinh học và môi trường · Xác suất di truyền
Nhận một alen từ mỗi bên bố mẹ,
tổ hợp ở đời con được hình thành.
Tìm hiểu một gen quyết định hình dạng hạt đậu Hà Lan.
Hãy thay đổi kiểu gen của hai bên bố mẹ để so sánh các tổ hợp có thể có.
A và a là hai alen của cùng một gen. Trong ví dụ này, chỉ cần có ít nhất một A thì hạt sẽ tròn.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự thay đổi
Khi lai Aa với Aa, một trong bốn tổ hợp là aa. Xác suất lý thuyết để hạt nhăn là 25%.
Đây là mô hình trội hoàn toàn của một gen, trong đó mỗi bên bố mẹ truyền một trong hai alen với xác suất bằng nhau. Bốn ô là các tổ hợp có khả năng xảy ra như nhau, không có nghĩa cứ bốn cá thể con thực tế thì tỷ lệ nhất định là 3 : 1. Mỗi lần thụ tinh là một sự kiện xác suất riêng biệt. Không phải tính trạng của mọi sinh vật đều tuân theo quy tắc này, và trội cũng không có nghĩa là tốt hơn hay phổ biến hơn.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Các quy luật di truyền Mendel và ô vuông Punnett
Vật lý · Lực và quãng đường dịch chuyển
Dùng lực ít hơn,
nhưng phải kéo dây dài hơn.
Hãy thay đổi khối lượng vật, số nhánh dây đỡ và độ cao nâng vật.
So sánh đồng thời lực cần dùng và quãng đường kéo dây.
Đếm các nhánh dây đỡ vật chuyển động. Số này khác với số dây được kéo bằng tay.
Khối lượng được biểu thị bằng kg, lực bằng N. Càng nhiều nhánh dây đỡ, lực mà mỗi nhánh chịu càng nhỏ.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự thay đổi
Nếu số nhánh dây đỡ tăng gấp đôi, lực giảm còn một nửa và quãng đường kéo tăng gấp đôi. Công để nâng cùng một vật lên cùng độ cao vẫn bằng nhau.
Lực kéo = khối lượng × gia tốc trọng trường ÷ số nhánh dây đỡ, quãng đường kéo = số nhánh dây đỡ × độ cao, công thực hiện = lực × quãng đường kéo. Đây là mô hình lý tưởng nâng vật với tốc độ không đổi, lấy gia tốc trọng trường là 9.8m/s² và bỏ qua khối lượng, ma sát của dây và ròng rọc. Hình vẽ là sơ đồ khái niệm minh họa nguyên lý chia lực, không hướng dẫn cách mắc dây thực tế.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Ròng rọc và lợi thế cơ học
Trái Đất·Vũ trụ · Pha Mặt Trăng
Phần sáng của Mặt Trăng,
ta nhìn từ hướng nào?
Hãy thay đổi vị trí của Mặt Trăng trên quỹ đạo quanh Trái Đất.
So sánh tỷ lệ và hình dạng phần sáng nhìn thấy từ Trái Đất.
Hình dạng Mặt Trăng tại vị trí này · Trăng thượng huyền
Trăng thượng huyền ở 90° và trăng hạ huyền ở 270° đều sáng một nửa, nhưng hướng của phần sáng khác nhau. Hình này dùng hướng bắc ở phía trên làm chuẩn.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự thay đổi
Mặt Trăng luôn có một nửa được ánh sáng Mặt Trời chiếu tới, nhưng hướng nhìn phần sáng đó từ Trái Đất thay đổi nên hình dạng Mặt Trăng cũng thay đổi.
Các pha Mặt Trăng không hình thành do bóng Trái Đất che khuất. Hiện tượng bóng Trái Đất phủ lên Mặt Trăng là nguyệt thực. Trải nghiệm này dùng mô hình chuyển động đều trên quỹ đạo tròn, với tháng giao hội trung bình là 29.53 ngày. Tỷ lệ phần sáng được tính bằng 50 × (1 − cos góc vị trí), số ngày đã qua bằng 29.53 × góc vị trí ÷ 360. Đây không phải lịch dự đoán vị trí thực của Mặt Trăng, ngày âm lịch, có nguyệt thực hay không hoặc thời điểm quan sát.
Đọc thêm về nguyên lý · NASA: Các pha Mặt Trăng và phần sáng
Toán và thống kê · Mẫu và sai số
Hỏi nhiều người hơn,
sai số giảm bao nhiêu?
Hãy thay đổi cỡ mẫu khảo sát và tỷ lệ tán thành.
So sánh sự thay đổi của biên sai số trong khoảng tin cậy xấp xỉ 95%.
50% với ±9.8%p nghĩa là từ 40.2% đến 59.8%. %p là điểm phần trăm, biểu thị chênh lệch giữa các tỷ lệ.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự thay đổi
Với cùng tỷ lệ, tăng cỡ mẫu lên gấp bốn sẽ làm biên sai số giảm còn một nửa. Sai số không giảm tương ứng trực tiếp với mức tăng cỡ mẫu.
Biên sai số (%p) = 1.96 × √(p × (1 − p) ÷ cỡ mẫu) × 100, trong đó p là tỷ lệ tán thành chia cho 100. Đây là xấp xỉ chuẩn khi tổng thể rất lớn và mẫu được lấy ngẫu nhiên, độc lập. Xấp xỉ này kém chính xác hơn khi cỡ mẫu nhỏ hoặc tỷ lệ gần 0% hay 100%. Nếu lặp lại khảo sát theo cùng cách và lập các khoảng, khoảng 95% số khoảng đó sẽ chứa tỷ lệ thực; điều này không có nghĩa xác suất tỷ lệ thực nằm trong khoảng lần này là 95%. Tăng cỡ mẫu cũng không khắc phục được thiên lệch trả lời hay vấn đề các nhóm bị bỏ sót trong khảo sát.
Đọc thêm về nguyên lý · NIST: Khoảng tin cậy của tỷ lệ và xấp xỉ chuẩn
Đời sống và kiến thức · Góc nhìn trong nhiếp ảnh
Từ cùng một vị trí,
có thể thu được rộng đến đâu?
Hãy thay đổi chiều rộng cảm biến và tiêu cự ống kính.
So sánh góc nhìn ngang và chiều rộng thu được ở khoảng cách đến chủ thể.
Góc nhìn là góc giữa các hướng lọt vào khung hình; chiều rộng thu được là độ dài nhìn thấy theo chiều ngang trên mặt phẳng ở khoảng cách đã chọn.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự thay đổi
Với cùng vị trí chụp và cảm biến, tiêu cự càng dài thì khung hình thu được càng hẹp. Chiều rộng cảm biến nhỏ hơn cũng làm góc nhìn hẹp hơn.
Góc nhìn ngang = 2 × arctan(chiều rộng cảm biến ÷ (2 × tiêu cự)), chiều rộng thu được = khoảng cách đến chủ thể × chiều rộng cảm biến ÷ tiêu cự. Nhập kích thước cảm biến và tiêu cự bằng cùng đơn vị; góc nhìn được đổi sang độ để hiển thị. Đây là mô hình lỗ kim lý tưởng biểu diễn đường thẳng thành đường thẳng, bỏ qua méo ảnh và thay đổi góc nhìn do lấy nét. Khoảng cách đến chủ thể được đo từ tâm chiếu của mô hình, không phải từ mặt trước thân ống kính thực tế. Đổi ống kính tại cùng vị trí làm thay đổi góc nhìn; thay đổi phối cảnh khiến kích thước tương đối của các vật trước sau biến đổi chỉ xảy ra khi di chuyển vị trí chụp.
Đọc thêm về nguyên lý · Edmund Optics: Tiêu cự và góc nhìn
IT · Logic kết hợp điều kiện
Khi kết hợp hai điều kiện,
kết quả thay đổi thế nào?
Chỉ bật một đầu vào thì kết quả có bật không?
Thay đổi hai điều kiện và quy tắc kết hợp để tìm hiểu nguyên lý ra quyết định của thông báo, tìm kiếm và chương trình.
0 = Tắt · Sai / 1 = Bật · Đúng
OR cũng đúng khi cả hai đều đúng. NOT chỉ đảo ngược A nên không dùng B.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự kết hợp
Dù các điều kiện giống nhau, kết quả vẫn khác tùy quy tắc được dùng là AND, OR, XOR hay NOT.
Đây là mô hình logic chỉ dùng hai giá trị 0 và 1. AND cho kết quả 1 khi cả A và B đều bằng một; OR cho kết quả đúng khi ít nhất một đầu vào bằng 1; XOR cho kết quả 1 khi hai đầu vào khác nhau. NOT cho kết quả 1 khi A bằng 0, và 0 khi A bằng 1. Mô hình thể hiện cấu trúc đánh giá điều kiện, không tái hiện điện áp hay thời gian hoạt động của mạch thực tế.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Điều kiện và phép toán logic · Analog Devices: Logic XOR
Hóa học · Cân bằng không ngừng chuyển động
Khi không có thay đổi,
phản ứng cũng dừng lại sao?
Hãy đặt tốc độ chuyển đổi qua lại giữa A và B rồi thay đổi thời gian.
Kiểm tra xem chuyển đổi hai chiều có tiếp tục ngay cả khi lượng mỗi chất không còn thay đổi hay không.
Ban đầu A là 80, B là 20 và tổng luôn bằng 100. Ở đây, không thay đổi không có nghĩa lượng A và B bằng nhau, mà là lượng của từng chất không đổi theo thời gian.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự thay đổi thời gian
Ở trạng thái cân bằng, lượng A và B không nhất thiết bằng nhau. Tốc độ chuyển đổi hai chiều bằng nhau nên lượng mỗi chất không còn thay đổi.
Đây là mô hình giả định khép kín, trong đó A ↔ B chuyển đổi theo tỷ lệ 1 : 1, với tốc độ chuyển đổi bằng lượng mỗi chất × hệ số chuyển đổi. Các hệ số không đổi và tổng được giữ ở 100. Ở cân bằng, lượng B = 100 × hệ số thuận ÷ (hệ số thuận + hệ số nghịch). Chuyển đổi hai chiều vẫn tiếp tục nhưng biến thiên ròng tiến gần 0. Mô hình không bao gồm tốc độ phức tạp phụ thuộc vào chất thực tế, nhiệt độ và các bước phản ứng.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Cân bằng hóa học và cân bằng động
Sinh học và môi trường · Năng lượng trong chuỗi thức ăn
Khi lên cao trong chuỗi thức ăn,
năng lượng đi đâu?
Bao nhiêu năng lượng tích trữ ở sinh vật sản xuất được truyền lên bậc tiếp theo?
Thay đổi tỷ lệ truyền và bậc dinh dưỡng để so sánh tháp năng lượng.
Hình so sánh năng lượng, không phải số lượng hay khối lượng sinh vật. Giả định tỷ lệ truyền giống nhau ở mọi bậc; trong hệ sinh thái thực tế, tỷ lệ này không phải lúc nào cũng cố định ở 10%.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự tăng bậc
Nếu mỗi bậc truyền 10%, bậc cao hơn hai bậc nhận được 1% năng lượng ban đầu.
Năng lượng ở bậc đã chọn = năng lượng sinh vật sản xuất × (tỷ lệ truyền ÷ 100)số bậc. Năng lượng không được truyền tiếp chuyển thành nhiệt trong hoạt động sống hoặc đi theo các con đường khác qua phần không bị ăn, chất thải, xác sinh vật, v.v. Điều đó không có nghĩa năng lượng biến mất. Chất dinh dưỡng trong hệ sinh thái tuần hoàn, còn năng lượng đi vào, di chuyển rồi cuối cùng tỏa ra môi trường dưới dạng nhiệt.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Dòng năng lượng trong hệ sinh thái
Kinh tế và xã hội · Phân công lao động và lợi thế so sánh
Dù một người làm cả hai việc nhanh hơn,
phân công có tạo khác biệt không?
Hai người, mỗi người làm các sản phẩm giả định X và Y trong 8 giờ.
Thay đổi cách phân bổ thời gian của mỗi người để xem có thể sản xuất nhiều hơn khi chia đều thời gian hay không.
| Người | X | Y |
|---|---|---|
| A | 4 đơn vị | 2 đơn vị |
| B | 1 đơn vị | 1 đơn vị |
Thời gian còn lại dùng để sản xuất Y. Mốc so sánh được cố định ở phân bổ ban đầu, khi cả hai người dành 50% thời gian cho mỗi sản phẩm X và Y (X 20, Y 12).
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự phân công
A sản xuất cả hai sản phẩm nhanh hơn, nhưng khi làm X, A phải từ bỏ ít Y hơn.
Để làm 1 đơn vị X, A phải từ bỏ 0.5 đơn vị Y, còn B phải từ bỏ 1 đơn vị Y. Bên có chi phí cơ hội thấp hơn như vậy có lợi thế so sánh về X. Nếu A dành 75% thời gian cho X và B dành 0%, sản lượng là X 24, Y 12, tức làm thêm 4 đơn vị X so với ban đầu. Đây là ví dụ giả định trong đó sản lượng tỷ lệ thuận với thời gian làm việc, bỏ qua chất lượng, chi phí di chuyển và phối hợp.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Lợi thế tuyệt đối và lợi thế so sánh
Sinh học·Môi trường · Chọn lọc tự nhiên
Dù môi trường giống nhau,
tỷ lệ các đặc điểm vẫn thay đổi.
So sánh hai kiểu A và B sao chép các đặc điểm giống mình.
Hãy thay đổi mức đóng góp vào thế hệ sau và số thế hệ để quan sát biến đổi tỷ lệ.
Phần còn lại là kiểu B. Tổng tỷ lệ A và B luôn bằng 100%.
Hệ số thể hiện mức đóng góp vào thế hệ sau thông qua sống sót và sinh sản trong môi trường đã cho. Nếu các hệ số là 1.1 và 1, A đóng góp nhiều hơn B 10%. Điều này không có nghĩa bản thân đặc điểm đó luôn tốt hơn.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự chuyển qua các thế hệ
Kiểu đóng góp nhiều hơn vào thế hệ sau sẽ chiếm tỷ lệ ngày càng lớn trong quần thể qua các thế hệ.
Gọi tỷ lệ A ban đầu là p₀ (0~1), hai hệ số đóng góp là wA·wB và số thế hệ là g, thì tỷ lệ A là p₀ × wAg ÷ [p₀ × wAg + (1 − p₀) × wBg] . Đây là mô hình học tập giả định hai kiểu truyền nguyên vẹn đặc điểm của mình bằng sinh sản vô tính, với môi trường và các hệ số không đổi. Mô hình này khác với mô hình lai kiểu gen, bỏ qua đột biến, di cư và phiêu bạt di truyền ngẫu nhiên. Mô hình chỉ so sánh tỷ lệ, không dự đoán số lượng cá thể thực tế. Tiến hóa không có mục tiêu hay đích đến định sẵn.
Đọc thêm về nguyên lý · UC Berkeley: Mô hình tỷ lệ trong chọn lọc tự nhiên (PDF) · OpenStax: Môi trường và độ thích nghi tương đối
Kinh tế·Xã hội · Độ co giãn theo giá
Dù giảm giá,
doanh thu vẫn có thể giảm.
Hãy thay đổi giá sản phẩm giả định và mức phản ứng của cầu.
Khi giảm giá 5 đơn vị, lượng bán và doanh thu cùng thay đổi thế nào?
P là giá, Q là lượng bán. Cả hai hàm cầu đều là quan hệ giả định.
Mức giảm giá luôn cố định ở 5 đơn vị giá. Doanh thu bằng giá × lượng bán, khác với lợi nhuận đã trừ chi phí.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự giảm giá
Dù giảm giá, nếu lượng bán không tăng đủ thì doanh thu sẽ giảm.
Độ co giãn khoảng bằng tỷ lệ thay đổi lượng bán chia cho giá trị tuyệt đối của tỷ lệ thay đổi giá; mỗi tỷ lệ thay đổi lấy trung bình của giá trị trước và sau giảm giá làm cơ sở. Nếu nhỏ hơn 1, doanh thu sau giảm giá giảm; bằng 1 thì giữ nguyên; lớn hơn 1 thì tăng. Khi chọn giá 27.5 và Q = 100 − 2P, doanh thu trước và sau giảm giá đều bằng 1,237.5. Đây là mô hình cầu tuyến tính giả định, bỏ qua chi phí, cạnh tranh, mùa vụ và khác biệt giữa người tiêu dùng. Mô hình so sánh khoảng trước và sau giảm giá, không dự đoán cầu hay lợi nhuận của hàng hóa thực tế.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Phương pháp trung điểm và độ co giãn theo giá · Quan hệ giữa độ co giãn và doanh thu
Trái Đất và vũ trụ · Trọng lượng không khí
Càng lên cao,
không khí phía trên càng ít.
Giả định toàn bộ lớp không khí có cùng nhiệt độ và thử thay đổi độ cao.
Nếu lấy áp suất ở mực nước biển là 100%, áp suất ở trên cao khác bao nhiêu?
Đây là nhiệt độ mô hình áp dụng cho toàn bộ lớp không khí, không phải nhiệt độ thực tế ở một độ cao cụ thể.
Áp suất khí quyển liên quan đến trọng lượng lớp không khí phía trên. Lớp không khí ấm giãn rộng hơn nên áp suất giảm chậm hơn theo độ cao.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự thay đổi độ cao
Càng lên cao, trọng lượng không khí phía trên càng giảm nên áp suất khí quyển thấp hơn.
Đây là mô hình khí quyển lý tưởng đẳng nhiệt với áp suất P = P₀ × exp[−Mgh ÷ (RT)]. Áp suất mực nước biển P₀ là 1,013.25hPa, khối lượng mol của không khí M là 0.0289644kg/mol, gia tốc trọng trường g là 9.80665m/s², hằng số khí R xấp xỉ 8.31446J/(mol·K); h là độ cao (m), T là nhiệt độ Celsius + 273.15 (K). Nhiệt độ, thành phần và trọng lực của toàn bộ lớp không khí được giữ không đổi, bỏ qua hơi nước và biến đổi thời tiết. Mô hình khác với phép tính khí quyển tiêu chuẩn có nhiệt độ giảm theo độ cao và không thể dùng để dự báo áp suất thực tế hay làm số đo độ cao.
Đọc thêm về nguyên lý · NASA: Khí lý tưởng dưới tác dụng của trọng lực và xấp xỉ đẳng nhiệt
Đời sống và kiến thức · Âm nhạc và dao động
Khi lên một quãng tám,
dao động nhanh gấp đôi.
Hãy chọn số nửa cung tăng hoặc giảm so với nốt chuẩn.
So sánh số chu kỳ sóng được vẽ trong cùng khoảng thời gian và tần số của hai nốt.
Nhấn để nghe ngắn lần lượt nốt chuẩn rồi nốt đã chọn.
Hz là số dao động lặp lại trong 1 giây. Các sóng được vẽ với cùng độ lớn (biên độ). Cao độ và độ to là hai đặc tính khác nhau.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự chuyển nốt
Một quãng tám gồm 12 nửa cung. Lên 12 nửa cung thì tần số tăng gấp đôi, xuống thì còn một nửa.
Trong hệ bình quân 12 cung, tần số = tần số chuẩn × 2(số nửa cung ÷ 12). Mỗi nửa cung nhân tần số với khoảng 1.05946 lần, nên dù dịch chuyển cùng số bậc, chênh lệch tính bằng Hz vẫn phụ thuộc vào nốt chuẩn. Chỉ khi nhấn nút, hai âm sóng sin mới được phát với cùng biên độ; mô hình bỏ qua khác biệt về âm sắc, họa âm và cách lên dây của nhạc cụ thực tế. Tỷ số tần số gấp đôi không có nghĩa độ to cảm nhận tăng gấp đôi.
Đọc thêm về nguyên lý · UNSW: Tần số âm và hệ bình quân 12 cung
IT · Nén không mất dữ liệu
Gộp các phần lặp để lưu,
có luôn nhỏ hơn không?
Các ký tự giống nhau liên tiếp được gộp và lưu dưới dạng “số lượng + ký tự”.
Thay đổi dãy ký tự và số lần lặp để so sánh bản gốc với kết quả nén.
Mỗi ký tự gốc được lưu bằng 1 byte; mỗi nhóm nén dùng 1 byte cho số lượng + 1 byte cho ký tự. Nếu tỷ lệ tiết kiệm âm, bản nén lớn hơn.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự gộp các phần lặp
Các ký tự giống nhau càng nối tiếp dài, càng có thể lưu bản gốc bằng ít nhóm hơn.
Cách này gọi là mã hóa độ dài loạt (RLE). Ví dụ, AAAAAAAA được lưu thành “8, A”, rồi có thể khôi phục bản gốc bằng cách viết A 8 lần. Nếu A và B luôn xen kẽ, mỗi ký tự cần 2 byte nên kích thước tăng gấp đôi. Số lượng trên màn hình được hiển thị bằng chữ số dễ đọc, nhưng trong mô hình lưu trữ, phần số được tính là 1 byte. Đây là mô hình giáo dục cho các ký tự A·B, không tính phần đầu tệp, không tái hiện định dạng tệp BMP thực tế hay toàn bộ chương trình nén thông dụng. Hiệu quả của phương pháp nén phụ thuộc vào mẫu dữ liệu.
Đọc thêm về nguyên lý · Microsoft: RLE lưu bằng số lượng liên tiếp và giá trị màu
Vật lý · Khối lượng riêng và lực đẩy nổi
Dù vật nặng hơn,
tỷ lệ nổi vẫn có thể như nhau.
Hãy thay đổi khối lượng riêng, thể tích vật và loại chất lỏng.
So sánh trọng lượng kéo xuống và lực chất lỏng đẩy lên.
Nếu vật có khối lượng riêng lớn hơn chất lỏng, vẫn còn lực hướng xuống dù chìm hoàn toàn. Nếu khối lượng riêng bằng nhau, trọng lượng và lực đẩy nổi bằng nhau khi vật chìm hoàn toàn: đó là trạng thái nổi trung hòa.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự làm vật nổi
Khi thể tích tăng, trọng lượng và lực đẩy nổi tối đa cùng tăng. Tỷ số giữa hai khối lượng riêng quyết định tỷ lệ nổi.
Theo nguyên lý Archimedes, lực đẩy nổi bằng trọng lượng chất lỏng bị vật chiếm chỗ. Khi vật nổi, lực đẩy nổi = trọng lượng, nên tỷ lệ thể tích chìm = khối lượng riêng của vật ÷ khối lượng riêng của chất lỏng. Nếu tỷ số này lớn hơn 1, vật không thể nổi trên mặt chất lỏng nên tỷ lệ chìm được hiển thị là 100%. Giả định toàn bộ vật có khối lượng riêng đồng nhất và không bị nén, trong chất lỏng đứng yên, bỏ qua sức căng bề mặt, lực cản chất lưu và tiếp xúc với đáy. Lực hướng xuống là trọng lượng trừ lực đẩy nổi sau khi chìm hoàn toàn, không phải tốc độ chìm. N là đơn vị lực và gia tốc trọng trường được dùng là 9.80665m/s².
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Nguyên lý Archimedes
Toán học·Thống kê · Bài toán ngày sinh
Chỉ 23 người tụ họp,
xác suất trùng sinh nhật là bao nhiêu?
Hãy tăng số người và đếm các cặp có thể so sánh.
So sánh trường hợp bất kỳ ai trùng sinh nhật với trường hợp có người sinh vào một ngày cụ thể.
“Ngày cụ thể” là một ngày được chọn trước khi xem sinh nhật của mọi người. Trong mô hình này, ngày nào cũng có xác suất như nhau.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự tăng số người
Trong 23 người có 253 cặp có thể so sánh. Khả năng có bất kỳ ai trùng sinh nhật lớn hơn nhiều so với khả năng có người sinh vào một ngày cụ thể.
Xác suất trùng sinh nhật được tính bằng 1 trừ “xác suất sinh nhật của mọi người đều khác nhau”. Với n người, có n(n − 1) ÷ 2 cặp có thể so sánh. Không thể coi sự kiện trùng sinh nhật của mọi cặp là độc lập, cũng không thể nhân số cặp với 1/365 để tính xác suất tổng thể. Giả định sinh nhật phân bố đều trên 365 ngày và độc lập giữa các người, bỏ qua ngày nhuận và sự tập trung ngày sinh theo mùa trong thực tế. Điều này nghĩa là khả năng có thể cao dù ít người, không có nghĩa chắc chắn trùng sinh nhật.
Đọc thêm về nguyên lý · UC Berkeley: Bài toán sinh nhật và biến cố đối (PDF)
Trái Đất·Vũ trụ · Độ ẩm và điểm sương
Khi làm lạnh không khí,
độ ẩm thay đổi thế nào?
Hãy đặt nhiệt độ và độ ẩm tương đối ban đầu rồi làm lạnh không khí.
Dù không thêm hơi nước, độ ẩm vẫn tăng và giọt nước hình thành khi nhiệt độ xuống dưới điểm sương.
Giữ áp suất khí quyển không đổi và không thêm hơi nước. Trước khi đạt bão hòa, việc so sánh giả định áp suất hơi nước không đổi. Đây là mô hình tìm hiểu nguyên lý không khí quanh cốc lạnh được làm mát.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự làm lạnh không khí
Càng lạnh, áp suất hơi nước bão hòa càng giảm nên độ ẩm tương đối tăng. Dưới điểm sương, một phần hơi nước ngưng tụ thành nước.
Độ ẩm tương đối bằng áp suất hơi nước hiện tại ÷ áp suất hơi nước bão hòa ở nhiệt độ đó × 100%. Áp suất hơi nước bão hòa được tính theo xấp xỉ Magnus trên bề mặt nước: eₛ(T) = 6.112 × exp[17.62T ÷ (243.12 + T)]hPa. Điểm sương là nhiệt độ mà áp suất hơi nước bão hòa bằng áp suất hơi nước của không khí ban đầu. Nếu nhiệt độ mục tiêu thấp hơn, hơi nước dư ngưng tụ, làm áp suất hơi nước giảm đến giá trị bão hòa và độ ẩm tương đối được hiển thị là 100%. “Phần vượt bão hòa” là chênh lệch giữa áp suất hơi nước trước ngưng tụ và áp suất hơi nước bão hòa ở nhiệt độ mục tiêu, không phải khối lượng giọt nước hay tốc độ ngưng tụ. Điểm sương dưới không độ cũng được hiển thị theo nước lỏng và khác với điểm sương giá. Đây là mô hình cân bằng bỏ qua quá bão hòa, thay đổi áp suất khí quyển và tốc độ trao đổi nhiệt.
Đọc thêm về nguyên lý · NPL: Điểm sương và độ ẩm tương đối
Hóa học · Hình dạng và tính phân cực của phân tử
Dù có liên kết phân cực,
chúng có thể triệt tiêu tùy hướng.
Hãy thay đổi góc giữa hai liên kết giống nhau nối với nguyên tử trung tâm.
Khi cộng các mũi tên biểu thị độ phân cực của từng liên kết, còn lại gì?
Đây là mức độ lệch của phân bố electron, không phải năng lượng cần để phá vỡ liên kết hay độ bền liên kết.
Hai mũi tên có cùng độ lớn, hướng từ tâm ra các nguyên tử bên ngoài. Ở 180°, chúng ngược hướng và triệt tiêu nhau.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự cộng các mũi tên
Dù có các liên kết phân cực, tổng vẫn có thể bằng 0 nếu chúng đối xứng và ngược hướng nhau.
Nếu góc giữa hai lưỡng cực liên kết có cùng độ lớn m là θ, độ lớn vectơ tổng là 2m × cos(θ/2). Cần xét cả góc liên kết lẫn hướng để hiểu độ phân cực của phân tử. Trải nghiệm này là mô hình hình học chỉ cộng vectơ của hai liên kết giống nhau, không tính phân bố electron hay mômen lưỡng cực của toàn bộ phân tử thực. 104.5° là ví dụ để so sánh dạng gấp khúc; đơn vị tương đối hiển thị không phải giá trị đo của nước hay đơn vị Debye. Góc liên kết thực được quyết định bởi sự sắp xếp các cặp electron và những yếu tố khác, không thay đổi tùy ý như thanh trượt.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Cấu trúc phân tử và độ phân cực
Sự sống · Môi trường · Vị trí hoạt động của enzyme
Dù tiếp tục thêm nguyên liệu,
tốc độ vẫn có giới hạn.
Hãy tăng nồng độ cơ chất, nguyên liệu mà enzyme xử lý.
Nếu thay đổi cả lượng enzyme, tốc độ tối đa và nồng độ đạt một nửa tốc độ đó sẽ thay đổi thế nào?
mM là mmol/L, biểu thị lượng cơ chất trong mỗi 1L dung dịch. Ta so sánh tốc độ ngay sau khi bắt đầu phản ứng với cùng một loại enzyme, cùng nhiệt độ và pH.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thêm nguyên liệu
Khi phần lớn enzyme đang xử lý cơ chất, thêm nguyên liệu chỉ làm tốc độ tăng chút ít. Tăng lượng enzyme sẽ làm tốc độ tối đa tăng theo.
Sử dụng tốc độ ban đầu của mô hình Michaelis–Menten: v = Vₘₐₓ × [S] ÷ (Kₘ + [S]). Nồng độ cơ chất [S] và Kₘ có đơn vị mM; Kₘ được cố định ở 2mM. Tốc độ tối đa Vₘₐₓ được đặt bằng lượng enzyme tương đối × 10, theo đơn vị tốc độ giả định. Khi nồng độ cơ chất bằng Kₘ, tốc độ bằng một nửa tốc độ tối đa, bất kể lượng enzyme. Giả định cơ chất nhiều hơn enzyme đủ mức và phản ứng tuân theo cơ chế bão hòa đơn giản; bỏ qua sự ức chế, tính hợp tác, sự cạn nguyên liệu theo thời gian và sự biến tính enzyme. Mô hình này không dự đoán tổng lượng sản phẩm do enzyme tạo ra hay tốc độ thực của một thí nghiệm cụ thể.
Đọc thêm về nguyên lý · MIT: Xúc tác enzyme và tốc độ phản ứng (PDF)
Kinh tế·Xã hội · Lựa chọn và hợp tác
Lựa chọn có lợi cho từng người
chưa chắc tốt nhất cho cả hai.
Hai người mỗi người quyết định một lần mà không biết lựa chọn của đối phương.
Thay đổi các tổ hợp hợp tác và phản bội để so sánh điểm của từng người và tổng điểm của cả hai.
Điểm càng cao càng có lợi cho bản thân. Nếu cả hai hợp tác, mỗi người được 3 điểm; nếu cả hai phản bội, mỗi người được 1 điểm; nếu chỉ một người phản bội, người phản bội được 5 điểm và người hợp tác được 0 điểm.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi lựa chọn của hai người
Dù đối phương chọn gì, phản bội luôn cho điểm cá nhân cao hơn. Tuy nhiên, tổng điểm khi cả hai phản bội thấp hơn khi cả hai hợp tác.
Cấu trúc điểm này được gọi là song đề tù nhân. Hai người chỉ quyết định đồng thời một lần, không trao đổi hay có cam kết ràng buộc trước khi chọn. Nếu chỉ xét điểm của bản thân, cả hai cùng phản bội là cân bằng Nash. Cân bằng có nghĩa là không ai có thể hưởng lợi bằng cách đơn phương đổi lựa chọn, chứ không có nghĩa đó là kết quả tốt nhất cho mọi người. Điểm là phần thưởng giả định, không phải thời gian tù. Kết quả có thể thay đổi nếu tính đến lòng tin, sự trả đũa, thương lượng trong quan hệ lặp lại hoặc động cơ quan tâm đến người khác.
Đọc thêm về nguyên lý · MIT: Song đề tù nhân và cân bằng Nash (PDF)
Đời sống·Kiến thức chung · Hàng đợi
Chỉ đông hơn một chút,
thời gian chờ đã dài hơn nhiều.
Hãy thay đổi tốc độ khách đến và tốc độ phục vụ tại một quầy.
Khi quầy hầu như không nghỉ, thời gian chờ trung bình sẽ dài đến mức nào?
Trong mô hình này, khoảng thời gian giữa các lượt khách đến và thời gian phục vụ từng người đều thay đổi. Tốc độ phục vụ 6 người/phút nghĩa là thời gian phục vụ trung bình là 10 giây. Số người trung bình 0.5 người không có nghĩa là có nửa người, mà là giá trị trung bình của số người chờ tại nhiều thời điểm.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi điều kiện của hàng chờ
Tốc độ khách đến càng gần tốc độ phục vụ, quầy càng ít dư địa để giải quyết khách tồn đọng, khiến thời gian chờ tăng mạnh.
Đây là mô hình trạng thái ổn định M/M/1 với một quầy phục vụ người đến trước trước. Giả định khách đến theo quá trình Poisson độc lập, thời gian phục vụ tuân theo phân bố mũ độc lập và có đủ chỗ chờ. Khi tốc độ khách đến trung bình λ và tốc độ phục vụ trung bình μ có đơn vị người/phút, thời gian chờ = 60λ ÷ [μ(μ − λ)] giây, thời gian lưu lại = 60 ÷ (μ − λ) giây, số người chờ = λ² ÷ [μ(μ − λ)] người. Chỉ khi λ < μ mới tồn tại giá trị trung bình hữu hạn ở trạng thái ổn định; khi đó λ/μ là mức sử dụng quầy. Nếu λ ≥ μ, λ/μ là tỷ số giữa tải yêu cầu và năng lực phục vụ, không phải tỷ lệ hoạt động thực tế. Trường hợp này có nghĩa là không thể hiển thị giá trị trung bình ổn định, chứ không phải mỗi khách nhất thiết phải chờ vô hạn. Các giá trị này không dự đoán độ dài hàng chờ tức thời, việc đặt lịch, nhiều quầy, rời đi trong khi được phục vụ hay mức đông đúc của cửa hàng thực.
Đọc thêm về nguyên lý · MIT: Mô hình hàng đợi M/M/1 (PDF)
IT · Phát hiện lỗi
Chỉ một bit kiểm tra,
có phát hiện được lỗi không?
Ta gửi 4 bit dữ liệu kèm một bit kiểm tra.
Nếu đảo bit trong quá trình truyền, bên nhận có phát hiện được lỗi không?
Khi đảo bit, 0 đổi thành 1 và 1 đổi thành 0. Đảo cùng một vị trí hai lần sẽ trở về giá trị ban đầu. Việc kiểm tra chỉ sử dụng năm bit nhận được.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự đảo bit
Kiểm tra chẵn lẻ chẵn thêm bit kiểm tra sao cho số bit 1 là số chẵn. Nếu số bit 1 nhận được là số lẻ, lỗi sẽ được phát hiện.
Bốn bit dữ liệu từ trái sang phải biểu thị các giá trị 8·4·2·1; bit kiểm tra ngoài cùng bên phải không được tính vào giá trị dữ liệu. Nếu số bit cuối cùng bị thay đổi trong năm bit truyền đi là số lẻ, lỗi được phát hiện; nếu là số chẵn, lỗi có thể bị bỏ sót. “Không phát hiện” không bảo đảm dữ liệu chính xác. Chỉ bit kiểm tra thay đổi cũng có thể khiến lỗi được phát hiện trong khi giá trị dữ liệu vẫn giữ nguyên. Chỉ riêng cách này không thể xác định bit nào sai hay sửa về dữ liệu ban đầu. Trải nghiệm này là mô hình so sánh tối đa hai lần đảo bit.
Đọc thêm về nguyên lý · MIT: Thông tin số và kiểm tra chẵn lẻ
Sinh học·Môi trường · Thẩm thấu
Qua màng cho nước đi qua,
nếu nồng độ khác nhau thì sao?
Thay đổi nồng độ chất tan ở hai bên một màng chỉ cho nước đi qua.
Ở thời điểm ban đầu khi áp suất nước hai bên bằng nhau, nước sẽ di chuyển ròng về phía nào?
mM là nồng độ tính bằng mmol trong mỗi 1L dung dịch. Chất tan trong mô hình không phân ly thành ion khi tan trong nước và không đi qua màng. Nước đi qua theo cả hai chiều; mũi tên biểu thị sự di chuyển ròng sau khi gộp hai chiều.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi hai bên màng
Khi áp suất nước hai bên bằng nhau, nước di chuyển ròng từ phía có nồng độ chất tan thấp sang phía có nồng độ cao. Nếu nồng độ bằng nhau, không có di chuyển ròng do chênh lệch này.
Áp suất thẩm thấu của dung dịch loãng lý tưởng chứa chất không điện ly là π = CRT. C có đơn vị mol/m³, R xấp xỉ 8.31446J/(mol·K), T là nhiệt độ Celsius + 273.15 (K). Về giá trị số, 1mM = 1mol/m³, nên lấy nồng độ hiển thị × R × T ÷ 1,000 để được kPa. Chênh lệch áp suất thẩm thấu trong − ngoài là chênh lệch áp suất nước trong − ngoài cần thiết để ngăn nước di chuyển ròng, không có nghĩa chênh lệch áp suất nước đó thực sự tồn tại ngay từ đầu. Chỉ so sánh theo nồng độ ban đầu, không tính biến đổi thể tích, nồng độ theo thời gian hay tốc độ di chuyển. Mô hình không dự đoán sự vận chuyển phức tạp của chất tan và màng trong tế bào thực hay phản ứng của sinh vật cụ thể.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Áp suất thẩm thấu của dung dịch
Toán học·Thống kê · Nhóm và tổng thể
Dù dẫn đầu trong từng nhóm,
kết quả tổng thể vẫn có thể đảo ngược.
Giả sử mỗi phương pháp A và B được dùng để giải 100 bài.
Nếu chỉ thay đổi tỷ trọng bài dễ và bài khó, tỷ lệ thành công tổng thể có còn giống nhau không?
Cố định tỷ lệ thành công ở bài dễ là A 90%·B 80%, ở bài khó là A 40%·B 30%. Các bài còn lại là bài khó. %p là chênh lệch giữa hai tỷ lệ phần trăm.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi cơ cấu bài
Tỷ lệ thành công tổng thể là trung bình tỷ lệ thành công của các nhóm, có trọng số theo số bài. Khi tỷ trọng bài dễ khác nhau, A có thể dẫn đầu trong từng nhóm nhưng lại thua về tổng thể.
Sự đảo ngược này được gọi là nghịch lý Simpson. Nếu tỷ lệ bài dễ là a và b trong khoảng 0~1, thì tổng thể A = 90a + 40(1 − a), tổng thể B = 80b + 30(1 − b). Với cùng tỷ trọng, A luôn dẫn trước 10%p, nhưng khi A có 10% và B có 90% bài dễ, tỷ lệ thành công tổng thể là A 45%·B 75%. Chênh lệch ở từng mức khó và chênh lệch tổng thể trả lời những câu hỏi khác nhau. Đây là dữ liệu giả định với cơ cấu bài khác nhau được phân cho hai phương pháp; chỉ dựa vào đây không thể xác định phương pháp nào thực sự là nguyên nhân dẫn đến thành công. Trong so sánh thực tế, cần xem cả cách chia nhóm và lý do dẫn đến khác biệt về cơ cấu.
Đọc thêm về nguyên lý · Williams College: Trung bình có trọng số và nghịch lý Simpson (PDF)
Đời sống·Kiến thức chung · Bơm nhiệt
Khi dùng điện để chuyển nhiệt,
nhiệt nhận được nhiều hơn điện đầu vào.
Đây là bơm nhiệt lý tưởng chuyển nhiệt giữa hai nơi có nhiệt độ không đổi.
Thay đổi nhiệt độ hai bên và năng lượng đầu vào để so sánh nhiệt được chuyển với tổng năng lượng.
Hệ số hiệu quả sưởi bằng nhiệt truyền đi ÷ năng lượng đầu vào; hệ số hiệu quả làm lạnh bằng nhiệt lấy đi ÷ năng lượng đầu vào. kWh là lượng năng lượng, không phải giá trị xác định riêng công suất hay thời gian hoạt động.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự theo dõi sự chuyển nhiệt
Nhiệt truyền đi gồm cả năng lượng đầu vào và nhiệt lấy từ phía nhiệt độ thấp. Truyền lượng nhiệt lớn hơn điện năng đầu vào không có nghĩa là tạo ra năng lượng mới.
Giới hạn lý tưởng của bơm nhiệt Carnot thuận nghịch là COP sưởi = Tcao ÷ (Tcao − Tthấp), COP làm lạnh = Tthấp ÷ (Tcao − Tthấp). Phải tính nhiệt độ theo nhiệt độ tuyệt đối K bằng cách cộng 273.15 vào nhiệt độ Celsius. Nhiệt truyền cho phía nóng = nhiệt lấy từ phía lạnh + công đầu vào; chênh lệch giữa hai COP luôn là 1. Giả định hai bên là các nguồn nhiệt có nhiệt độ không đổi dù trao đổi nhiệt, và toàn bộ điện năng được chuyển thành công. Đây là giới hạn trên lý thuyết, bỏ qua ma sát, tổn thất nén, chênh lệch nhiệt độ cần cho trao đổi nhiệt và các yếu tố khác của thiết bị thực; không thể dùng giá trị hiển thị để dự đoán hiệu quả hay chi phí của máy điều hòa hoặc thiết bị sưởi thực tế.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Các công thức chính về nhiệt động lực học và bơm nhiệt
Hóa học · Pin và điện cực
Khi thay đổi hai kim loại,
điện áp và chiều dòng cũng đổi.
Hãy chọn hai điện cực, mỗi kim loại được nhúng trong dung dịch ion của chính kim loại đó.
Chênh lệch thế khử chuẩn tạo ra điện áp của pin.
So sánh theo phản ứng M²⁺ + 2e⁻ → M, trong đó ion kim loại nhận 2 electron. Khi đổi chỗ trái và phải, độ lớn điện áp giữ nguyên còn chiều chuyển động electron đảo ngược.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự chọn điện cực
Ở phía có thế khử chuẩn thấp hơn, kim loại nhường electron; ở phía có thế khử chuẩn cao hơn, ion kim loại nhận electron. Electron trong mạch ngoài đi từ cực oxi hóa sang cực khử.
Điện áp chuẩn của pin galvanic lý tưởng bằng thế khử chuẩn của cực khử − thế khử chuẩn của cực oxi hóa. Độ lớn điện áp được hiển thị theo chiều phản ứng tự diễn biến; nếu cùng kim loại và cùng hoạt độ ion thì không có chênh lệch điện thế. So sánh với điện cực hydro chuẩn, giả định kim loại rắn tinh khiết và hoạt độ của mỗi ion M²⁺ bằng 1 ở 25°C. Các thế trong bảng được làm tròn đến chữ số thập phân thứ ba. Độ lớn công điện tối đa là nFE, sử dụng n = 2mol electron/mol phản ứng và F = 96,485.33212C/mol, hiển thị theo kJ/mol. Bỏ qua biến đổi nồng độ, điện trở trong, quá thế và phản ứng phụ của pin thực. Điện áp khác với dung lượng, tức lượng điện tích được lưu trữ; chỉ từ giá trị này không thể biết công suất đầu ra hay thời gian sử dụng thực tế.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Thế điện cực và điện áp pin · Bảng thế chuẩn của các nửa pin
Vật lý · Khúc xạ và phản xạ toàn phần
Khi ánh sáng gặp mặt phân cách,
nó có lệch về phía pháp tuyến không?
Hãy chọn môi trường ánh sáng xuất phát, môi trường đi vào và thay đổi góc.
Khi đi sang môi trường có chiết suất thấp hơn, đôi khi ánh sáng không thể đi qua mặt phân cách.
Pháp tuyến là đường tưởng tượng vuông góc với mặt phân cách. Góc được đo từ pháp tuyến, không phải từ mặt phân cách. Khi có phản xạ, góc phản xạ bằng góc tới.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi hướng ánh sáng
Khi đi vào môi trường có chiết suất lớn hơn, ánh sáng lệch về phía pháp tuyến. Khi đi sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn, ánh sáng lệch xa pháp tuyến và phản xạ toàn phần nếu vượt góc giới hạn.
Tính góc khúc xạ bằng định luật Snell n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂. Chỉ khi n₁ lớn hơn n₂ mới có góc giới hạn θc = asin(n₂/n₁). Khi góc tới bằng góc giới hạn, góc khúc xạ là 90°, hướng giới hạn dọc theo mặt phân cách; góc tới phải lớn hơn góc giới hạn mới xảy ra phản xạ toàn phần. “Không đủ điều kiện” nghĩa là quan hệ chiết suất của hai môi trường không cho phép xảy ra phản xạ toàn phần. Giả định hai môi trường trong suốt, đồng nhất, có mặt phân cách phẳng và chiết suất cố định; bỏ qua sự phụ thuộc của chiết suất thực vào bước sóng và nhiệt độ. Trải nghiệm này so sánh hướng ánh sáng, không tính cường độ của phần ánh sáng phản xạ, sự phân cực hay hấp thụ. Nếu chọn cùng chiết suất, hướng truyền quang học không đổi và cũng không hiển thị phản xạ tại mặt phân cách.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Khúc xạ và định luật Snell
Kinh tế·Xã hội · Thuế lũy tiến
Thuế suất cao hơn
chỉ áp dụng cho thu nhập trong bậc đó.
Hãy tăng dần thu nhập trong biểu thuế giả định dùng để học tập.
Dù vượt sang bậc mới, thuế suất mới cũng không áp dụng cho toàn bộ thu nhập.
200 đơn vị đầu tiên chịu thuế 0%; phần trên 200 đến 400 chịu 10%; phần trên 400 đến 800 chịu 20%; phần trên 800 chịu 30%. Không sử dụng thuế suất hay tiền tệ của quốc gia thực tế.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự vượt qua các bậc thu nhập
Thuế suất trung bình là tỷ lệ tiền thuế trên tổng thu nhập; thuế suất biên là thuế suất áp dụng cho phần thu nhập tăng thêm tiếp theo. Hai con số trả lời những câu hỏi khác nhau.
Thuế lũy tiến theo bậc được tính bằng cách cộng phần thu nhập thuộc mỗi bậc × thuế suất của bậc đó. Với thu nhập 400 đơn vị, thuế của 200 đầu tiên là 0, thuế của 200 tiếp theo là 20, tổng cộng 20 đơn vị. Phần tăng thêm sau đó chịu 20%, nên thuế suất biên tại ranh giới được hiển thị theo “thu nhập tiếp theo”. Trong mô hình này, thuế suất của mọi bậc đều dưới 100%, nên khi thu nhập tăng thì thu nhập sau thuế cũng tăng, không giảm đột ngột khi vượt ranh giới. Chỉ sử dụng thu nhập chịu thuế và thuế suất giả định; bỏ qua các khoản giảm trừ, khấu trừ thuế, trợ cấp phúc lợi và các loại thuế khác. Đây là trải nghiệm so sánh nguyên lý đánh thuế theo bậc, không phải công cụ tính thuế hay số tiền thực nhận.
Đọc thêm về nguyên lý · IRS: Nguyên lý đánh thuế phần thu nhập thuộc từng bậc thuế
Trái Đất·Vũ trụ · Sóng địa chấn
Từ chênh lệch thời gian đến của sóng P và S,
có thể ước tính khoảng cách.
Hãy thay đổi khoảng chênh lệch thời gian giữa sóng P đến trước và sóng S đến sau.
Đây là mô hình hai sóng đi cùng một đường với tốc độ khác nhau.
Khi cố định hai tốc độ, chênh lệch thời gian càng lớn thì trạm quan sát càng xa chấn tiêu. Chỉ từ chênh lệch thời gian tại một trạm không thể biết chấn tiêu ở hướng nào.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự so sánh hai sóng
Sóng P nhanh và sóng S chậm càng đi xa thì chênh lệch thời gian đến càng lớn. Cần áp dụng cả hai tốc độ vào chênh lệch này để tính khoảng cách.
Khi đi cùng khoảng cách d, chênh lệch thời gian đến Δt = d/vS − d/vP, nên d = Δt ÷ (1/vS − 1/vP). Trải nghiệm này giả định hai sóng truyền theo cùng một đường thẳng với tốc độ không đổi trong chất rắn đồng nhất. Khoảng cách đến chấn tiêu là khoảng cách giữa trạm quan sát và điểm phát sinh động đất dưới lòng đất, không phải khoảng cách trên bề mặt đo đến chấn tâm trên bản đồ. Thời gian sóng P và S là thời gian truyền trong mô hình lấy thời điểm phát sinh làm 0. “Khoảng cách ứng với chênh lệch thời gian 1 giây” là hệ số quy đổi khoảng cách, khác với tốc độ của một sóng. Bỏ qua biến đổi tốc độ theo các lớp trong lòng Trái Đất thực, khúc xạ và các đường truyền khác nhau; muốn xác định hướng và vị trí chấn tiêu cần bản ghi từ nhiều trạm cùng mô hình chi tiết hơn. Trải nghiệm này không dự đoán động đất.
Đọc thêm về nguyên lý · USGS: Xác định động đất bằng sóng địa chấn và thời gian đến
IT · Thay thế bộ nhớ đệm
Dù tăng số ô lưu trữ,
số lần đọc nguồn gốc có tăng không?
Xử lý cùng một chuỗi mười hai yêu cầu bằng bộ nhớ đệm, một vùng lưu trữ nhỏ.
Thay đổi số ô và quy tắc thay thế để so sánh số lần phải đọc dữ liệu không có trong bộ nhớ đệm từ nguồn gốc.
Thứ tự yêu cầu được cố định là 1 → 2 → 3 → 4 → 1 → 2 → 5 → 1 → 2 → 3 → 4 → 5. Bắt đầu với bộ nhớ đệm trống. Dữ liệu chưa có được đọc từ kho lưu trữ gốc vào bộ nhớ đệm; lần đọc đầu tiên cũng được tính. Dữ liệu đã có thì không cần đọc nguồn gốc.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi quy tắc lưu trữ
Hiệu quả của bộ nhớ đệm phụ thuộc vào cả số ô, quy tắc thay thế và thứ tự yêu cầu. Hãy theo dõi từng bước cách lưu trữ cùng một chuỗi yêu cầu.
FIFO giữ nguyên thứ tự đưa vào, kể cả khi trúng bộ nhớ đệm. LRU chuyển dữ liệu trúng sang vị trí được dùng gần đây nhất. Khi không có dữ liệu cần tìm và các ô đã đầy, mỗi quy tắc thay thế dữ liệu cũ nhất theo tiêu chí của mình. Với chuỗi yêu cầu này, số lần trượt của FIFO tăng từ 9 lần với 3 ô lên 10 lần với 4 ô; đây được gọi là hiện tượng bất thường Belady. LRU với cùng 4 ô có 8 lần trượt. Chỉ từ kết quả này không thể nói FIFO luôn kém hay LRU tốt hơn với mọi chuỗi yêu cầu. Tỷ lệ trúng bằng số lần trúng ÷ số yêu cầu đã xử lý, và không được định nghĩa khi có 0 yêu cầu. Đây là mô hình nguyên lý thay thế, coi mỗi số là một mục dữ liệu có cùng kích thước; không tính thời hạn hiệu lực, thời gian truyền, dung lượng hay chi phí ghi của bộ nhớ đệm trình duyệt thực.
Đọc thêm về nguyên lý · MIT: FIFO, LRU và thay thế bộ nhớ
Toán học·Thống kê · Mô hình và sai số
Dù khớp hoàn toàn các điểm quan sát,
ở những điểm khác thì sao?
Xây dựng mô hình đa thức từ sáu điểm quan sát có thêm nhiễu nhỏ.
Thay đổi độ phức tạp và nhiễu, rồi so sánh cả sai số tại hai mươi điểm tham chiếu không dùng để khớp mô hình.
Điểm quan sát được dùng để khớp mô hình; điểm tham chiếu chỉ dùng để so sánh sai số. RMSE là căn bậc hai của trung bình các sai số bình phương; giá trị càng nhỏ thì mô hình càng gần các điểm tương ứng.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi độ phức tạp của mô hình
Ngay cả mô hình đi qua mọi điểm quan sát cũng có thể lệch xa hơn ở các điểm tham chiếu khác. Hãy xem cả sai số tại các điểm dùng để khớp và sai số tại các điểm so sánh riêng.
Các giá trị x quan sát là −1·−0.6·−0.2·0.2·0.6·1; cộng hệ số nhiễu × [0.2, −0.2, 0.3, −0.3, 0.2, −0.2] vào y = 3 + 2x. Đa thức được khớp bằng cách tối thiểu hóa tổng bình phương sai số của sáu điểm này. Các giá trị x tham chiếu gồm hai mươi điểm từ −0.95 đến 0.95, cách nhau 0.1; y tham chiếu là 3 + 2x không có nhiễu. Trải nghiệm này so sánh sai số tham chiếu của dữ liệu giả định có quy luật tạo đã biết; các điểm tham chiếu không phải dữ liệu quan sát thực được thu thập riêng. Đa thức bậc 5 có thể đi qua cả sáu điểm quan sát có nhiễu, nhưng có thể uốn mạnh giữa các điểm và làm tăng sai số tham chiếu. Điều này không có nghĩa mô hình phức tạp luôn kém hay mô hình đơn giản luôn tốt; khi nhiễu bằng 0, cả ba mô hình đều khớp cùng một đường thẳng. Những con số này không bảo đảm sai số đối với kết quả tương lai chưa biết trong thực tế.
Đọc thêm về nguyên lý · scikit-learn: Thiếu khớp và quá khớp
Sinh học·Môi trường · Đa dạng sinh học
Dù số loài bằng nhau,
tỷ trọng khác nhau vẫn làm kết quả đổi khác.
Hãy thay đổi số loài và tỷ trọng của loài thứ nhất.
So sánh các phân bố trong đó các loài còn lại chia đều tỷ trọng còn lại.
Giá trị hiển thị là tỷ lệ mỗi loài chiếm trong tổng thể, không phải số cá thể. Loài thứ nhất không phải lúc nào cũng là loài nhiều nhất. Đây là phân bố giả định không gắn tên hay đặc tính loài.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi tỷ trọng các loài
Dù số loài bằng nhau, độ đa dạng của phân bố sẽ giảm nếu tỷ trọng tập trung vào vài loài. Số loài và mức đồng đều về tỷ trọng là hai đặc điểm khác nhau.
Gọi tỷ trọng của loài là p, độ đa dạng Shannon H = −Σp ln(p), sử dụng logarit tự nhiên. exp(H) là số loài hiệu dụng của phân bố đồng đều có cùng H, không có nghĩa thực sự tồn tại số loài lẻ thập phân. Độ đồng đều được hiển thị bằng H ÷ ln(số loài) × 100; khi mọi loài có tỷ trọng bằng nhau thì đạt 100%. Với 4 loài, nếu loài đầu chiếm 25% thì mọi loài đều chiếm 25%; nếu loài đầu chiếm 70% thì mỗi loài còn lại chiếm 10%. Thanh trượt có bước 5%, nên không thể chọn tỷ trọng đồng đều chính xác ⅓ cho 3 loài. So sánh các phân bố lý tưởng có mọi tỷ trọng dương, không xét kích thước mẫu, sai số quan sát hay quan hệ giữa các loài. Chỉ số cao không phải lúc nào cũng có nghĩa là hệ sinh thái khỏe mạnh; cần xem riêng loài nào hiện diện, độ hiếm và giá trị bảo tồn.
Đọc thêm về nguyên lý · Hokkaido University: Các chỉ số đa dạng
Đời sống·Kiến thức chung · Trình tự công việc
Dù một công việc nhanh hơn,
tổng thời gian có giữ nguyên không?
Sau khi chuẩn bị xong, hai đội đồng thời thực hiện nhánh trên và nhánh dưới.
Hãy thay đổi thời gian công việc và tìm thời điểm hoàn tất khi phải đợi cả hai nhánh.
Cố định bước chuẩn bị A ở 2 phút và bước kết thúc F ở 1 phút. Chỉ bắt đầu D khi B đã xong, bắt đầu E khi C đã xong, và bắt đầu F khi cả D lẫn E đều đã xong.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi thời gian công việc
Đường công việc dài nhất quyết định thời điểm hoàn thành được gọi là đường găng. Nếu chỉ rút ngắn công việc trên đường ngắn hơn, thời điểm hoàn thành chung có thể vẫn giữ nguyên.
Tổng thời gian hoàn thành là 2 + max(B + D, C + E) + 1. “Tổng thời gian công việc” là tổng thời gian của cả sáu công việc; do hai nhánh diễn ra đồng thời nên giá trị này khác thời gian thực tế đã trôi qua. Thời gian dự trữ của mỗi nhánh bằng thời gian của nhánh dài hơn trừ thời gian của nhánh đó; nhánh có thể chậm đi chừng ấy mà không làm chậm việc hoàn thành chung. Với giá trị mặc định, nhánh dưới mất 8 phút, nhánh trên mất 7 phút nên nhánh trên có 1 phút dự trữ. Khi hai nhánh bằng nhau, cả hai đều là đường găng; chỉ rút ngắn một nhánh thì vẫn phải chờ nhánh kia. Việc rút ngắn công việc cũng có thể làm thay đổi chính đường găng. Đây là mô hình quan hệ phụ thuộc, giả định các nhóm khác nhau không dùng chung nguồn lực và thời gian mỗi công việc đã được xác định; kết quả là thời gian hoàn thành sớm nhất, bỏ qua xung đột nhân lực, gián đoạn công việc và sự bất định về thời gian.
Đọc thêm về nguyên lý · MIT: Phương pháp đường găng (PDF)
Hóa học · Bão hòa và độ tan
Dù cho vào nhiều chất rắn,
không phải tất cả đều tan.
Cho vào nước một chất rắn giả định có độ tan thay đổi theo nhiệt độ.
Thay đổi nhiệt độ, lượng nước và lượng chất rắn, rồi so sánh lượng đã tan và lượng còn lại.
Độ tan của chất rắn giả định được đặt là (20 + nhiệt độ)g trên mỗi 100g nước. Ở 40°C, tối đa 60g tan trong 100g nước. Đây không phải bảng độ tan thực tế của một chất cụ thể.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi giới hạn hòa tan
Lượng có thể hòa tan ở một điều kiện nhất định có giới hạn. Nếu cho vào nhiều hơn, phần chất rắn còn lại sẽ không tan; khi làm nguội khiến giới hạn giảm, một phần sẽ tách ra thành chất rắn trở lại.
Lượng hòa tan tối đa = độ tan × khối lượng nước ÷ 100, lượng đã tan = min(lượng cho vào, lượng hòa tan tối đa), chất rắn còn lại = lượng cho vào − lượng đã tan. Tỷ lệ hiển thị là khối lượng chất rắn đã tan ÷ khối lượng nước × 100, khác với phần trăm khối lượng tính trên tổng khối lượng dung dịch. Giả định đã có đủ thời gian để đạt cân bằng hòa tan ở mỗi điều kiện. Dung dịch bão hòa khi lượng đã tan bằng lượng hòa tan tối đa; không phải chỉ khi có chất rắn còn lại mới bão hòa. Bỏ qua sự bay hơi của nước, trạng thái quá bão hòa, tốc độ hòa tan và nhiệt hòa tan. Đây là chất giả định được đặt sao cho độ tan tăng khi nhiệt độ tăng; không phải mọi chất rắn đều tuân theo quan hệ này.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Độ tan và dung dịch bão hòa
Vật lý · Cảm ứng điện từ
Điều tạo ra điện áp
là sự biến thiên của từ trường.
Thay đổi từ trường đi qua cuộn dây trong một khoảng thời gian nhất định.
Thay đổi độ biến thiên, thời gian, số vòng dây và góc để so sánh điện áp cảm ứng trung bình.
Diện tích mỗi vòng dây được cố định ở 0.01m². Chỉ từ trường thay đổi khi diện tích và góc không đổi. Độ biến thiên 0T nghĩa là từ trường không thay đổi, chứ không phải không có từ trường.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi tốc độ biến thiên
Với cùng độ biến thiên từ trường, nếu xảy ra trong thời gian ngắn hơn thì độ lớn điện áp cảm ứng trung bình sẽ lớn hơn. Đảo chiều biến thiên cũng làm đổi dấu điện áp.
Từ thông là đại lượng xét từ trường đi qua mặt phẳng cuộn dây cùng với diện tích và hướng; trong từ trường đều, Φ = BAcosθ. θ là góc giữa pháp tuyến vuông góc với mặt phẳng cuộn dây và từ trường. Theo định luật Faraday, suất điện động cảm ứng trung bình ε = −NΔΦ ÷ Δt, trong đó N là số vòng dây. 1mWb bằng 0.001Wb. Dấu được hiển thị theo pháp tuyến và chiều quấn dây đã chọn; giá trị âm không có nghĩa là độ lớn điện áp nhỏ. Dấu âm trong định luật Lenz biểu thị chiều chống lại sự biến thiên từ thông. Giả định mỗi vòng dây có cùng diện tích và từ trường; bỏ qua dạng sóng chi tiết theo thời gian, điện trở cuộn dây và hiện tượng tự cảm. Không tính dòng điện hay công suất thực tế mà so sánh điện áp trung bình trong khoảng thời gian đã định.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Từ thông · Định luật Faraday và Lenz
Kinh tế·Xã hội · Chi phí ngoại tác
Chi phí nhà sản xuất trả
khác với chi phí xã hội gánh chịu.
Hãy thay đổi chi phí phát sinh khi sản xuất thêm một sản phẩm.
So sánh sản lượng khi chỉ xét chi phí của nhà sản xuất và khi tính cả chi phí thiệt hại của bên thứ 3.
Khi sản lượng là q, lợi ích của thêm 1 sản phẩm là (120 − q) đơn vị chi phí/sản phẩm. Chi phí của nhà sản xuất và chi phí ngoại tác không đổi bất kể sản lượng. Sử dụng số liệu của thị trường giả định.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự cộng thêm chi phí bị bỏ sót
Nếu có chi phí thiệt hại mà các bên giao dịch không phải trả, sản lượng thị trường có thể khác với sản lượng tối đa hóa lợi ích ròng của toàn xã hội.
Chi phí ngoại tác là chi phí do bên thứ 3 không trực tiếp tham gia giao dịch gánh chịu. Chi phí cận biên xã hội = chi phí cận biên tư nhân + chi phí ngoại tác cận biên. Trong thị trường cạnh tranh, sản lượng chỉ phản ánh chi phí tư nhân là q = 120 − chi phí tư nhân; sản lượng tối đa hóa tổng lợi ích ròng khi tính cả chi phí ngoại tác là q = 120 − chi phí tư nhân − chi phí ngoại tác. Trong khoảng giữa hai sản lượng, chi phí xã hội lớn hơn lợi ích bổ sung; tổn thất lợi ích ròng là diện tích tam giác = ½ × chênh lệch sản lượng × chi phí ngoại tác cận biên. Tổng thiệt hại ngoại tác của toàn bộ sản lượng khác với tổn thất này. Đây là mô hình số lượng liên tục chỉ xét ngoại tác tiêu cực từ sản xuất, bỏ qua ước tính thiệt hại ô nhiễm thực tế, quyền lực thị trường, chi phí thực thi chính sách và ngoại tác tích cực. Đây là phép so sánh hàng hóa và đơn vị chi phí giả định, không phải giá trị dự báo hiệu quả của quy định hay thuế thực tế.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Kinh tế học về ô nhiễm và chi phí ngoại tác
Trái Đất·Vũ trụ · Phản xạ và năng lượng
Khi phản xạ nhiều ánh nắng hơn,
năng lượng hấp thụ sẽ giảm.
Hãy thay đổi tỷ lệ phản xạ ánh nắng của một hành tinh giả định không có khí quyển.
Tìm hiểu quan hệ giữa năng lượng trung bình trên toàn hành tinh và nhiệt độ cân bằng bức xạ.
Năng lượng bức xạ nhận trên tiết diện vuông góc với ánh nắng được cố định ở 1,361W/m². Vì diện tích tiết diện hình cầu bằng ¼ tổng diện tích bề mặt, năng lượng tới trung bình trên toàn bề mặt hành tinh là 340.25W/m².
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi tỷ lệ phản xạ
Phản xạ càng nhiều thì năng lượng hấp thụ càng giảm, và nhiệt độ cân bằng để phát ra cùng lượng năng lượng ấy bằng bức xạ cũng giảm. Nhiệt độ theo độ C không tỷ lệ thuận với lượng hấp thụ.
Tỷ lệ ánh nắng bị phản xạ trên mọi bước sóng và toàn hành tinh được gọi là albedo Bond a. Lượng hấp thụ trung bình toàn bề mặt = S(1 − a) ÷ 4, lượng phát xạ của vật đen = σT⁴, và nhiệt độ khi hai lượng bằng nhau là T = [S(1 − a) ÷ (4σ)]¼. Sử dụng S = 1,361W/m², σ = 5.670374419 × 10⁻⁸W/(m²·K⁴); nhiệt độ theo độ C là T − 273.15. Đây là mô hình đơn giản coi toàn bộ hành tinh hình cầu có cùng một nhiệt độ, chỉ hấp thụ bức xạ Mặt Trời và có hệ số phát xạ nhiệt bằng 1. Bỏ qua khí quyển và hiệu ứng nhà kính, chênh lệch nhiệt độ ngày đêm và theo vĩ độ, phản hồi của băng và mây, cùng thời gian đạt cân bằng. Nhiệt độ hiển thị không phải nhiệt độ bề mặt thực tế của Trái Đất hay dự báo khí hậu của một khu vực cụ thể.
Đọc thêm về nguyên lý · NASA: Cân bằng năng lượng của Trái Đất · Dữ liệu bức xạ Mặt Trời và Trái Đất
IT · Ký tự và byte
Dù nhìn như một cụm ký tự,
kích thước lưu trữ vẫn khác nhau.
Hãy thay đổi mẫu ký tự và số lần lặp.
So sánh cụm ký tự trên màn hình, điểm mã, đơn vị UTF-16 và byte UTF-8.
Với sáu mẫu này, mỗi lần lặp là một cụm tự vị mở rộng. Việc cụm có được hiển thị thành một hình duy nhất trên màn hình hay không phụ thuộc vào phông chữ và thiết bị.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự chọn ký tự
Ký tự Hangul “가” là một điểm mã, nhưng chiếm 3 byte khi lưu bằng UTF-8. Tiêu chí đếm ký tự và tiêu chí tính kích thước lưu trữ khác nhau.
Điểm mã Unicode là số dùng để phân biệt ký tự; UTF-8 là cách mã hóa lưu mỗi giá trị vô hướng Unicode bằng 1~4 byte. Độ dài chuỗi trong JavaScript là số đơn vị mã UTF-16; một emoji mỉm cười 😊 dùng 2 đơn vị mã. Cụm tự vị mở rộng là quy tắc xác định ranh giới của Unicode để nhóm nhiều điểm mã lại với nhau, như dấu kết hợp và emoji được nối. é(U+00E9) và e + dấu kết hợp (U+0065 U+0301) có thể trông giống nhau nhưng có các điểm mã lưu trữ khác nhau, với kích thước UTF-8 lần lượt là 2 byte và 3 byte. Trải nghiệm này so sánh sáu mẫu cố định, không chuẩn hóa đầu vào hay phân tách chuỗi bất kỳ. Số hình được vẽ trên màn hình và số cụm Unicode không phải lúc nào cũng bằng nhau. Bỏ qua phần đầu tệp, dấu nhận diện mã hóa và kích thước nén.
Đọc thêm về nguyên lý · Tài liệu chính thức Python: Unicode và UTF-8 · Unicode: Ranh giới cụm tự vị
Toán học·Thống kê · Đường đi và kết nối
Liệu có thể đi qua mọi đường
mà không lặp lại đường nào?
Hãy bớt hoặc thêm đường trong bài toán bảy cây cầu Königsberg.
Số đường nối với mỗi điểm và tình trạng liên thông tổng thể làm thay đổi khả năng đi hết.
Có thể ghé một điểm nhiều lần, nhưng phải đi qua mỗi đường đúng một lần. Các đường song song nối cùng hai điểm cũng là những đường khác nhau.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi kết nối
Ở các điểm trung gian, đường đi vào và đi ra tạo thành từng cặp. Muốn đi qua mọi đường đúng một lần, cần xét cả tình trạng liên thông và số điểm bậc lẻ.
Số đường nối với một điểm được gọi là bậc của đỉnh trong đồ thị. Khi các điểm có đường nối đều liên thông với nhau, nếu có 0 điểm bậc lẻ thì có chu trình Euler bắt đầu và kết thúc tại cùng một điểm; nếu có 2 điểm bậc lẻ thì có đường đi Euler mở bắt đầu và kết thúc tại hai điểm đó. Nếu có nhiều điểm bậc lẻ hơn thì không thể đi qua mọi đường đúng một lần. Nếu các điểm có đường nối bị tách rời, dù mọi bậc đều chẵn cũng không thể đi hết trong một lượt. Các điểm cô lập không có đường nối được loại khỏi điều kiện liên thông. Các đường trong trải nghiệm này tạo thành đồ thị giả định không có hướng hay hạn chế lưu thông; không tính chiều dài, khoảng cách trong hình hoặc lộ trình di chuyển tối ưu trên đường thực tế.
Đọc thêm về nguyên lý · MIT: Đồ thị và đường đi Euler (PDF)
Sinh học·Môi trường · Ước tính số cá thể
Từ tỷ lệ gặp lại,
ta ước lượng quy mô tổng thể.
Hãy thay đổi số cá thể được đánh dấu ở lần quan sát đầu và số cá thể gặp ở lần quan sát thứ hai.
Ước tính tổng số cá thể dựa trên số cá thể trong đó trùng với những cá thể đã đánh dấu ban đầu.
R là số cá thể có mặt trong cả hai lần quan sát nên không thể vượt quá giá trị nhỏ hơn giữa M và C. Cả hai lần đều quan sát cùng một quần thể giả định.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi số cá thể trùng nhau
Nếu các cá thể đã đánh dấu hòa trộn đủ đều trong quần thể, tỷ lệ gặp cá thể có đánh dấu ở lần quan sát thứ hai được xem là gần với tỷ lệ có đánh dấu trong toàn quần thể.
Ước lượng điểm Lincoln–Petersen cho tổng số cá thể là N̂ = M × C ÷ R. Công thức xuất phát từ quan hệ tỷ lệ có đánh dấu trong toàn quần thể M/N gần bằng tỷ lệ có đánh dấu ở lần quan sát thứ hai R/C. Số cá thể phân biệt được trực tiếp xác nhận là M + C − R, khác với tổng số cá thể ước tính. Nếu R bằng 0 thì không thể ước tính bằng công thức này; khi R nhỏ, chỉ chênh lệch vài cá thể trùng nhau cũng khiến ước tính dao động lớn. Giả định quần thể khép kín, không có sinh, chết hay di chuyển giữa hai lần quan sát; các cá thể hòa trộn đủ đều; dấu được giữ nguyên và nhận diện chính xác; mọi cá thể có cùng xác suất bị bắt và không thay đổi hành vi sau khi đánh dấu. Không tính hiệu chỉnh độ chệch khi mẫu nhỏ hay khoảng tin cậy. Đây là trải nghiệm để hiểu quan hệ giữa các số quan sát giả định, không phải tài liệu hướng dẫn cách bắt, đánh dấu động vật thực tế hay xác định số cá thể của quần thể thực tế.
Đọc thêm về nguyên lý · University of Wyoming: Đánh dấu–bắt lại và ước tính số cá thể
Đời sống·Kiến thức chung · Phối cảnh nhiếp ảnh
Khi máy ảnh đến gần hơn,
chênh lệch kích thước trước sau tăng lên.
Đây là máy ảnh lỗ kim với hai vật có cùng chiều rộng thực, đặt trước và sau nhau.
Thay đổi vị trí máy ảnh và tiêu cự để phân biệt kích thước ảnh chiếu với tỷ lệ giữa chúng.
Chiều rộng thực của mỗi vật được cố định ở 0.3m. Chúng chỉ khác vị trí trước sau; số mm hiển thị là chiều rộng được chiếu lên mặt phẳng ảnh.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự di chuyển máy ảnh
Tỷ lệ khoảng cách trước sau tính từ máy ảnh quyết định tỷ lệ kích thước ảnh chiếu của hai vật. Nếu chỉ đổi tiêu cự tại cùng vị trí, cả hai chiều rộng cùng thay đổi nhưng tỷ lệ giữ nguyên.
Trong phép chiếu lỗ kim lý tưởng, chiều rộng trên mặt phẳng ảnh là w′ = f × w ÷ z. f là tiêu cự, w là chiều rộng thực và z là khoảng cách từ máy ảnh đến vật. Với hai vật có cùng chiều rộng thực, tỷ lệ chiều rộng ảnh chiếu là khoảng cách đến vật xa ÷ khoảng cách đến vật gần = (d + khoảng cách giữa hai vật) ÷ d; tiêu cự được triệt tiêu trong công thức. Máy ảnh càng lùi xa, tỷ lệ này càng gần 1. Khi thay đổi tiêu cự và đồng thời đổi vị trí chụp để giữ cùng bố cục, chính sự thay đổi vị trí tạo ra khác biệt về phối cảnh. Sơ đồ bố trí phía trên thể hiện quan hệ khoảng cách giữa máy ảnh và các vật. Vạch 36mm trên thanh là chuẩn cố định để so sánh chiều rộng ảnh chiếu. Đây là mô hình hình học có mặt phẳng vật và mặt phẳng ảnh song song, không tính méo ống kính, nhòe do lấy nét, độ sâu trường ảnh hay thay đổi hình dạng khuôn mặt.
Đọc thêm về nguyên lý · Giáo trình MIT: Hình ảnh và phép chiếu lỗ kim · Columbia: Hình học của phép chiếu phối cảnh
Hóa học · Hấp thụ ánh sáng
Đường ánh sáng đi qua càng dài,
lượng ánh sáng còn lại thay đổi ra sao?
Ánh sáng cùng màu đi qua một dung dịch giả định đồng nhất.
Thay đổi nồng độ, quãng đường truyền và lượng ánh sáng tới để phân biệt độ hấp thụ quang với độ truyền qua.
Đây là chất tan giả định có hệ số hấp thụ ε được đặt bằng 1 L/(mmol·cm). Đơn vị độ sáng và hệ số dùng để so sánh nguyên lý, không phải số đo của chất thực tế.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi điều kiện truyền ánh sáng
Tích của nồng độ và quãng đường truyền quyết định độ hấp thụ quang. Độ hấp thụ quang tăng gấp đôi không có nghĩa là tỷ lệ ánh sáng truyền qua giảm một nửa.
Định luật Beer–Lambert là độ hấp thụ quang A = ε × nồng độ c × chiều dài đường truyền quang l = −log₁₀(ánh sáng truyền qua ÷ ánh sáng tới). Trong trải nghiệm này, độ truyền qua được tính bằng 100 × 10⁻ᴬ %, lượng ánh sáng truyền qua bằng ánh sáng tới × 10⁻ᴬ. Độ hấp thụ quang là giá trị logarit, khác với phần trăm ánh sáng bị hấp thụ. Khi A tăng từ 0.5 lên 1, độ truyền qua giảm từ khoảng 31.623% xuống 10%. Với cùng nồng độ và quãng đường, nếu chỉ giảm ánh sáng tới một nửa thì ánh sáng truyền qua và bị hấp thụ đều giảm một nửa, nhưng độ truyền qua và độ hấp thụ quang giữ nguyên. Khi nồng độ bằng 0, toàn bộ ánh sáng truyền qua trong mô hình này. Đây là mô hình hấp thụ quang tuyến tính lý tưởng, giả định ánh sáng đơn sắc đi qua dung dịch đồng nhất, không có phản xạ, tán xạ hay phát quang; bỏ qua sự hấp thụ của bình chứa và dung môi. Đây không phải công cụ đo nồng độ chất thực tế hay dự đoán độ trong suốt của một chất lỏng cụ thể.
Đọc thêm về nguyên lý · IUPAC: Định luật Beer–Lambert
Vật lý · Va chạm và động lượng
Dù vận tốc thay đổi sau va chạm,
vẫn có đại lượng giữ nguyên khi cộng lại.
Vật 1 bên trái và vật 2 bên phải chuyển động trên cùng một đường thẳng.
Thay đổi khối lượng, vận tốc và mức độ nảy để so sánh động lượng và động năng trước, sau va chạm.
Dấu + của vận tốc chỉ chiều sang phải, dấu − chỉ chiều sang trái. Chỉ tính va chạm khi vận tốc vật bên trái lớn hơn vật bên phải khiến khoảng cách thu hẹp. Nếu không, vận tốc giữ nguyên.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi điều kiện va chạm
Nếu xung lượng từ bên ngoài tác dụng lên hai vật bằng 0, tổng động lượng trước và sau va chạm bằng nhau. Cần xét riêng xem động năng có được bảo toàn hay không.
Tổng động lượng p = m₁v₁ + m₂v₂, động năng là ½m₁v₁² + ½m₂v₂². Khi hai vật tiến lại gần, vận tốc sau va chạm được xác định bằng v₁′ = [p − m₂e(v₁ − v₂)] ÷ (m₁ + m₂), v₂′ = [p + m₁e(v₁ − v₂)] ÷ (m₁ + m₂). e là tốc độ tương đối rời xa nhau sau va chạm ÷ tốc độ tiến lại gần nhau trước va chạm. Khi e = 1, động năng được bảo toàn; khi e = 0, hai vật chuyển động cùng vận tốc p ÷ (m₁ + m₂). Cùng chuyển động không có nghĩa là luôn đứng yên. Phần động năng giảm chuyển thành các dạng khác như biến dạng, nhiệt và âm thanh, không có nghĩa là tổng năng lượng biến mất. Đây là va chạm lý tưởng trên một đường thẳng, không có xung lượng bên ngoài; không tính ma sát, chuyển động quay, thời gian va chạm hay quá trình biến dạng. Không áp dụng sự kiện va chạm khi khoảng cách giữa hai vật giữ nguyên hoặc tăng lên.
Đọc thêm về nguyên lý · University of Florida: Va chạm giữa hai vật (PDF)
Kinh tế·Xã hội · Phương thức bỏ phiếu
Sở thích vẫn như nhau,
cách kiểm phiếu có làm đổi kết quả?
Ba nhóm có thứ tự ưu tiên A·B·C khác nhau.
Thay đổi số người trong từng nhóm và phương thức bỏ phiếu để so sánh kết quả tổng hợp từ cùng sở thích.
Càng ở phía trước trong chuỗi mũi tên thì càng được ưu tiên. Tổng số người thay đổi theo thao tác, không phải lúc nào cũng là 100 người. Mọi người đều xếp hạng đầy đủ cả ba ứng viên.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi cách kiểm phiếu
Phương thức nhiều phiếu nhất chỉ xét lựa chọn đầu tiên, còn Borda cho điểm mọi thứ hạng. Với cùng sở thích, người thắng có thể khác nhau tùy đại lượng được cộng lại.
Phương thức nhiều phiếu nhất cho một phiếu vào ứng viên hạng 1 của mỗi người. Borda cho hạng 1 2 điểm, hạng 2 1 điểm, hạng 3 0 điểm, nên A = 2a + c, B = a + 2b, C = b + 2c. Phương thức vòng quyết định giữa hai ứng viên dẫn đầu so sánh số phiếu hạng 1; nếu có đa số tuyệt đối (hơn một nửa tổng số), ứng viên đó thắng ngay. Nếu không có đa số tuyệt đối và xác định được hai người dẫn đầu, mỗi người bỏ một phiếu cho ứng viên mình ưu tiên hơn trong hai người còn lại. Nếu hòa ở vị trí thứ hai khiến không thể chọn hai người, hệ thống hiển thị “Cần quy tắc bổ sung”, không tự ý quyết định. Các giá trị cao nhất bằng nhau ở phương thức nhiều phiếu nhất, Borda và vòng quyết định cuối cùng được hiển thị là hòa. Với sở thích mặc định, người thắng thay đổi: A đạt 40 phiếu theo phương thức nhiều phiếu nhất, B đạt 110 điểm Borda, A đạt 65 phiếu ở vòng quyết định. Tất cả đều là sở thích đầy đủ giả định; không xét quy định bầu cử thực tế, bỏ phiếu chiến lược, không bỏ phiếu hay bảng xếp hạng chưa hoàn chỉnh. Điều này không có nghĩa là một phương thức tốt nhất trong mọi tình huống.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Các phương thức bỏ phiếu
Trái Đất·Vũ trụ · Dòng chảy nước ngầm
Nước chảy qua các khe rỗng
cũng cần chênh lệch để thúc đẩy.
Hãy hình dung một lớp vật liệu xốp đồng nhất chứa đầy nước.
Thay đổi khả năng dẫn nước, chênh lệch cột nước hai đầu và quãng đường dòng chảy để so sánh dòng nước.
Diện tích tiết diện được cố định ở 5m², độ rỗng hữu hiệu ở 0.3. Cột nước biểu thị năng lượng của nước do vị trí và áp suất dưới dạng độ cao, không chỉ có nghĩa là chênh lệch độ cao mặt đất.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi điều kiện đường nước
Với cùng chênh lệch cột nước, lớp dẫn nước dễ hơn có dòng chảy lớn hơn; quãng đường truyền dài hơn thì chênh lệch trên mỗi đơn vị khoảng cách giảm.
Theo định luật Darcy, gradient thủy lực i = Δh ÷ L, vận tốc tính theo toàn tiết diện q = K × i, lưu lượng Q = q × diện tích tiết diện. q được tính theo toàn tiết diện bao gồm cả chất rắn, chứ không chỉ các khe rỗng nơi nước thực sự chảy. Với độ rỗng hữu hiệu nₑ = 0.3, vận tốc trung bình trong lỗ rỗng là q ÷ nₑ, ở đây bằng khoảng 3.333 lần vận tốc Darcy. Nếu chênh lệch cột nước bằng 0 thì dòng chảy trong mô hình này bằng 0; nếu chỉ tăng K gấp đôi thì lưu lượng cũng tăng gấp đôi. Khi giữ cố định chênh lệch cột nước hai đầu và tăng gấp đôi khoảng cách, gradient thủy lực và lưu lượng giảm một nửa. Đây là dòng chảy ổn định trong lớp đồng nhất bão hòa hoàn toàn bằng nước; tính chất của nước, diện tích tiết diện và độ rỗng được giữ cố định. K là giá trị giả định chọn để so sánh, không phải số đo của một loại đất hay đá cụ thể. Không dự đoán sự thấm nước mưa trong đất chưa bão hòa, thời gian nước ngầm thực tế đến nơi, sự di chuyển chất ô nhiễm hay độ an toàn nền đất.
Đọc thêm về nguyên lý · USGS: Thủy lực nước ngầm (PDF) · USGS: Lỗ rỗng và dòng chảy nước ngầm
IT · Thực thi đồng thời
Hai bên mỗi bên cộng một lần,
nhưng có thể chỉ được cộng một lần.
A và B mỗi bên cộng 1 vào số dùng chung 10.
Thay đổi thứ tự đọc, ghi và trạng thái khóa để xem từng bước thực thi.
Đọc là thao tác mỗi bên đọc giá trị dùng chung và chuẩn bị số đã cộng thêm 1; ghi là đưa số đã chuẩn bị đó vào giá trị dùng chung. Khi bật khóa, bên đọc trước phải ghi xong rồi bên tiếp theo mới bắt đầu.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi thứ tự thực thi
Ngay cả mã mà mỗi bên cộng một lần cũng có thể làm mất một lần cộng, tùy thứ tự đọc và ghi giá trị dùng chung.
Nếu A và B đều đọc 10, mỗi bên sẽ chuẩn bị 11. Dù lần lượt ghi 11, giá trị cuối vẫn là 11 nên mất một lần cập nhật. Đây gọi là mất cập nhật. Nếu dùng một khóa bảo vệ toàn bộ quá trình đọc·tính·ghi, bên bắt đầu trước sẽ hoàn tất rồi bên tiếp theo mới đọc giá trị mới, nên giá trị cuối là 12. Chỉ khóa thao tác ghi không giải quyết được việc đã đọc giá trị cũ trước đó. Mục tiêu 12 là giá trị sau khi hoàn tất cả hai phép cộng, không phải đáp án ở bước trung gian. Khi cả hai mới đọc xong, giá trị dùng chung chưa thay đổi và chưa xảy ra mất cập nhật. Trải nghiệm này là mô hình minh họa thứ tự thao tác, không chạy các luồng trình duyệt thực và không đề cập đến đồng bộ giữa nhiều máy tính hay bế tắc.
Đọc thêm về nguyên lý · OSTEP: Luồng và giá trị dùng chung (PDF) · OSTEP: Khóa (PDF)
Toán học·Thống kê · Kiểm định nhiều lần
Khi tìm kiếm nhiều lần,
ngẫu nhiên cũng có thể trông như khác biệt.
Thực hiện nhiều kiểm định độc lập trong điều kiện thực sự không có khác biệt.
Thay đổi số kiểm định và ngưỡng sai số để so sánh xác suất xuất hiện ít nhất một dương tính giả.
Dương tính giả là trường hợp kết luận có khác biệt khi thực tế không có. Giả định mọi giả thuyết không đều đúng và các kiểm định độc lập. Trung bình 0.05 trường hợp là mức trung bình khi lặp lại nhiều lần trong cùng điều kiện, không có nghĩa một kết quả bị chia nhỏ.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi số kiểm định
Dù ngưỡng sai số của mỗi kiểm định nhỏ, xác suất xuất hiện ít nhất một dương tính giả trong nhiều kiểm định vẫn có thể tăng.
Gọi p là xác suất dương tính giả của một kiểm định và m là số kiểm định. Khi mọi giả thuyết không đều đúng và các kiểm định độc lập, xác suất xuất hiện ít nhất một dương tính giả là 1 − (1 − p)ᵐ. Số dương tính giả trung bình là mp. Nếu áp dụng ngưỡng α = 5% cho 20 kiểm định mà không hiệu chỉnh, xác suất tổng thể khoảng 64.15%. Hiệu chỉnh Bonferroni hạ ngưỡng của mỗi kiểm định xuống α ÷ m để tỷ lệ sai số tổng thể không vượt quá α. Bảo đảm giới hạn trên này không cần các kiểm định độc lập, nhưng xác suất chính xác hiển thị ở đây giả định tính độc lập. Xác suất tổng thể và số trường hợp trung bình là hai đại lượng khác nhau. Trải nghiệm này không tạo kết quả kiểm định hay giá trị p thực tế; giá trị p không phải xác suất giả thuyết không đúng hay xác suất có hiệu ứng. Ngưỡng nghiêm ngặt hơn có thể khiến khó phát hiện khác biệt nhỏ, và nghiên cứu thực tế còn phải xét nhóm giả thuyết cùng mối quan hệ giữa các kiểm định.
Đọc thêm về nguyên lý · MIT: Xác suất sai số khi kiểm định nhiều lần (PDF) · NIST: Nguyên lý Bonferroni
Sinh học·Môi trường · Mã di truyền
Ba chữ tạo thành một nhóm,
nếu chỉ đổi một chữ?
Thay một chữ trong codon thứ hai GAA của RNA giả định.
So sánh các trường hợp giữ nguyên axit amin, đổi axit amin và dừng giữa chừng.
RNA được đọc theo chiều 5′ → 3′ với trình tự AUG · GAA · UUC · UAA. Bắt đầu từ Met (methionine) của AUG; GAA là Glu (axit glutamic), UUC là Phe (phenylalanine). Tín hiệu kết thúc không phải axit amin mà là tín hiệu dừng dịch mã.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự đổi một chữ RNA
Nhiều codon có thể mã hóa cùng một axit amin, nên việc đổi một chữ có làm đổi axit amin hay không phụ thuộc vào codon.
Codon là ba base liên tiếp trên RNA. Theo bảng mã di truyền chuẩn (bảng 1), GAA và GAG đều mã hóa Glu nên đây là biến đổi đồng nghĩa, không làm đổi trình tự axit amin. GUA mã hóa Val (valine), là biến đổi sai nghĩa; đổi thành UAA là biến đổi vô nghĩa, đưa tín hiệu kết thúc lên sớm hơn. Nếu codon thứ hai là tín hiệu kết thúc, dịch mã dừng sau khi tạo một Met và UUC phía sau không được dịch mã. Nếu giữ nguyên chữ ban đầu thì được phân loại là không thay đổi. Vị trí bắt đầu và khung đọc theo nhóm ba chữ được giữ cố định; không xét chèn hay xóa chữ. Bảng codon có các ngoại lệ tùy sinh vật và bào quan; biến đổi đồng nghĩa cũng không có nghĩa là luôn không gây ảnh hưởng trong sinh vật thực. Đây là mô hình tìm hiểu nguyên lý dịch mã của RNA tổng hợp ngắn, không phải tài liệu đánh giá tác động lên gen hay bệnh thực tế.
Đọc thêm về nguyên lý · NCBI: Bảng mã di truyền chuẩn · OpenStax: Codon và mã di truyền
Đời sống·Kiến thức chung · Phơi sáng nhiếp ảnh
Dù độ sáng như nhau,
lượng ánh sáng và vệt chuyển động vẫn khác.
Hãy thay đổi khẩu độ, thời gian mở màn trập và ISO trong cùng một cảnh.
So sánh riêng lượng ánh sáng cảm biến nhận được, độ sáng mô hình và vệt chuyển động.
Mốc chuẩn là f/4 · 1/200 giây · ISO 100. Ánh sáng của cảnh, tiêu cự, vị trí máy ảnh và tốc độ di chuyển của chủ thể đều giữ nguyên. ISO khuếch đại độ sáng của mô hình này, không tăng số photon đi vào cảm biến.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi điều kiện chụp ảnh
Khẩu độ và thời gian mở màn trập thay đổi lượng ánh sáng đi vào, còn ISO thay đổi độ sáng mô hình ứng với lượng ánh sáng đó. Dù độ sáng như nhau, vệt chuyển động vẫn có thể khác.
Trong cùng điều kiện, lượng ánh sáng tỷ lệ thuận với thời gian mở màn trập và tỷ lệ nghịch với bình phương giá trị khẩu độ. Mở từ f/4 sang f/2 làm ánh sáng tăng gấp bốn; giảm từ 1/200 giây xuống 1/800 giây làm ánh sáng còn ¼, nên đổi cả hai sẽ nhận lượng ánh sáng bằng mốc chuẩn. Thời gian ngắn hơn khiến vệt chuyển động còn ¼. Khi chuyển sang f/8 và ISO 400, lượng ánh sáng nhận được còn ¼ nhưng độ sáng mô hình bằng mốc chuẩn. Chênh lệch độ sáng +1 stop nghĩa là gấp đôi, −1 stop nghĩa là một nửa. Độ sáng mô hình được khuếch đại tuyến tính theo ISO; không tái hiện hiện tượng vùng sáng chạm giới hạn và bị cắt, xử lý tông màu, đo sáng hay nhiễu trong ảnh thực. Vệt chuyển động là độ dài tương đối do một điểm chuyển động với tốc độ không đổi để lại, không phải giá trị đánh giá rung máy hay độ nét tổng thể. Mô hình cũng không xét khác biệt truyền sáng của ống kính, độ sâu trường ảnh hay phơi sáng tự động.
Đọc thêm về nguyên lý · Nikon: Khẩu độ, màn trập và cơ bản về phơi sáng · Nikon: Độ nhạy ISO
Hóa học · Dung dịch đệm
Dù thêm axit vào,
nếu có chất liên hợp tiếp nhận thì sao?
Hãy thay đổi lượng axit yếu HA và base liên hợp A−, rồi thêm một ít axit mạnh.
Cùng kiểm tra lượng base liên hợp còn lại, thay đổi pH và phạm vi có thể dùng phép gần đúng.
Thể tích cố định ở 1 L và không thay đổi khi thêm axit. Sử dụng axit yếu giả định có pKa = 5. Đây không phải số đo của chất thực hay điều kiện pha chế dung dịch.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi lượng axit
Khi base liên hợp nhận H+ được thêm vào và chuyển thành axit yếu, nó có thể giảm biến động pH. Tuy nhiên, lượng chất liên hợp có thể tiếp nhận là có hạn.
Trước tiên tính phản ứng theo lượng A− + H+ → HA. A− giảm và HA tăng tương ứng với lượng base liên hợp đã tiếp nhận. Lượng trong hình được tính theo lượng trung hòa, không phải lượng ion chính xác có xét sự phân ly axit ở mức nhỏ và cân bằng của nước. Công thức gần đúng Henderson–Hasselbalch là pH ≈ pKa + log₁₀(A− ÷ HA). Hai dung dịch có cùng tỷ lệ có pH gần đúng ban đầu như nhau, nhưng dung dịch chứa nhiều axit yếu và base liên hợp hơn có thể tiếp nhận cùng lượng axit mạnh với biến động pH nhỏ hơn. Trải nghiệm này chỉ hiển thị giá trị gần đúng khi sau tính toán còn ít nhất 10 mmol A− và A− ÷ HA nằm trong khoảng 0.1~10. Ngoài phạm vi này sẽ hiển thị ‘ngoài phạm vi gần đúng’, không có nghĩa pH thực không tồn tại hay bằng 0. Sau khi dùng hết lượng base liên hợp đã chuẩn bị, lượng axit mạnh dư vẫn được hiển thị nhưng không tiếp tục tính pH bằng công thức này. Đây là phép gần đúng cho dung dịch lý tưởng sau phản ứng theo lượng của axit yếu và base liên hợp; không tính chính xác cân bằng phân ly axit, hoạt độ ion hay thay đổi thể tích.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Dung dịch đệm và khả năng đệm
Vật lý · Mômen lực
Càng nhấn xa điểm tựa,
càng dễ quay hơn chăng?
Hãy thay đổi độ lớn, vị trí và hướng của lực ở bên phải thanh.
So sánh mômen lực với lực cố định bên trái để tìm cân bằng quay.
Bên trái chịu lực 20 N hướng xuống tại vị trí cách điểm tựa 1 m. Góc bên phải được đo từ hướng sang phải của thanh xuống dưới; 90° là lực nhấn thẳng xuống.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi vị trí đặt lực
Mômen lực phụ thuộc cả độ lớn lực, khoảng cách đến điểm tựa và hướng của lực.
Độ lớn mômen lực là τ = rF sin θ. r sin θ là cánh tay đòn, tức khoảng cách vuông góc từ trục quay đến giá của lực. Đặt cùng lực vuông góc ở khoảng cách gấp đôi thì mômen lực tăng gấp đôi; đặt nghiêng góc 30° thì mômen lực còn một nửa với cùng khoảng cách và lực. Ở 0°·180°, lực song song với thanh nên mômen lực bằng 0; chỉ lực bên phải không thể triệt tiêu mômen lực bên trái. ‘Lực cân bằng’ là giá trị cần thiết tính được, có thể lớn hơn phạm vi điều chỉnh 10~40 N. Tổng mômen lực mang dấu + gây xu hướng quay ban đầu ngược chiều kim đồng hồ, dấu − gây xu hướng quay cùng chiều kim đồng hồ. 0 là cân bằng quay trong mô hình này, không có nghĩa mọi lực tác dụng lên một vật tự do đều cân bằng. Điểm tựa cố định và phản lực hạn chế chuyển động tịnh tiến của thanh. Giả định thanh cứng không trọng lượng, ban đầu đứng yên và không có ma sát quay; không tính chuyển động theo thời gian. Đơn vị N·m của mômen lực không được đổi sang J, đơn vị biểu thị năng lượng.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Mômen lực và cánh tay đòn · OpenStax: Cân bằng lực và mômen lực
Kinh tế·Xã hội · Phương thức đấu giá
Dù trả giá cao nhất,
có phải trả đúng giá mình đưa ra?
A·B·C ghi giá vào phong bì để đấu giá một món đồ giả định.
Hãy giữ nguyên giá dự thầu và chỉ thay đổi quy tắc thanh toán của người thắng.
Giá trị món đồ đối với A được cố định ở 80 điểm. Giá dự thầu khác với giá trị. Nếu nhiều người cùng đưa giá cao nhất, cần thêm quy tắc chọn người thắng.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi quy tắc thanh toán
Dù cùng một người thắng, khoản thanh toán vẫn khác tùy việc trả giá dự thầu của mình hay giá dự thầu cao kế tiếp.
Nếu chỉ có một giá dự thầu cao nhất, người đó thắng theo cả hai quy tắc. Trong đấu giá kín theo giá thứ 1, người thắng trả giá dự thầu của chính mình; trong đấu giá kín theo giá thứ 2, họ trả giá dự thầu cao nhất trong số những người còn lại. Người không thắng trả 0 điểm. Lợi ích ròng của A khi thắng là 80 − khoản trả; nếu không thắng thì bằng 0. Nếu A ra giá 90 điểm và thắng theo giá thứ 1, lợi ích ròng có thể là −10 điểm. Nếu giá cao nhất bằng nhau, mô hình không tùy ý chọn người thắng mà hiển thị khoản trả và lợi ích ròng là ‘chưa xác định’. Mô hình sử dụng một món đồ, một lượt dự thầu, giá trị và điểm giả định; không có giá bán tối thiểu, phí tham gia hay phí dịch vụ. Không tính lựa chọn chiến lược của người tham gia, khác biệt thông tin hay chiến lược tối ưu cho mọi cuộc đấu giá.
Đọc thêm về nguyên lý · MIT: Quy tắc thanh toán và chiến lược đấu giá (PDF)
Trái Đất·Vũ trụ · Chu kỳ quỹ đạo
Một vòng xa hơn,
có mất nhiều thời gian hơn?
Hãy thay đổi bán kính quỹ đạo tròn giả định và khối lượng ngôi sao trung tâm.
So sánh chu kỳ, tốc độ quỹ đạo và điều chỉnh thời gian để xem vị trí hiện tại.
Quy ước quỹ đạo tròn 1 AU·1 khối lượng Mặt Trời có chu kỳ 1 năm mô hình và tốc độ bằng 1 lần tốc độ chuẩn. 1 năm mô hình là mốc đặt gần với chu kỳ quỹ đạo của Trái Đất, không phải dự đoán vị trí chính xác của thiên thể thực.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi điều kiện quỹ đạo
Với cùng khối lượng trung tâm, quỹ đạo tròn càng xa thì tốc độ càng nhỏ và thời gian hoàn thành một vòng càng dài.
Khi lực hấp dẫn cung cấp lực hướng tâm trên quỹ đạo tròn, chu kỳ T ∝ √(r³ ÷ M) và tốc độ v ∝ √(M ÷ r). Ở đây dùng bán kính r theo AU và M theo khối lượng Mặt Trời, chuẩn hóa thành T = √(r³ ÷ M) năm mô hình, tốc độ so với mốc chuẩn = √(M ÷ r) lần. Với cùng khối lượng, tăng bán kính gấp đôi làm chu kỳ tăng √8 lần và tốc độ còn 1 ÷ √2 lần. Với cùng bán kính, tăng khối lượng trung tâm gấp đôi làm chu kỳ còn 1 ÷ √2 lần và tốc độ tăng √2 lần. Số vòng tích lũy bằng thời gian ÷ chu kỳ; góc hiện tại biểu thị vị trí trong một vòng. Giả định khối lượng ngôi sao trung tâm lớn hơn rất nhiều so với vật quay quanh và quỹ đạo là đường tròn. Mỗi thiết lập so sánh những quỹ đạo khả dĩ khác nhau, không tái hiện việc tàu vũ trụ đổi quỹ đạo tức thời. Kích thước hình ngôi sao được giữ cố định, không có nghĩa bán kính thực của sao được tính từ khối lượng. Không tính quỹ đạo elip, tương tác giữa nhiều thiên thể hay vị trí các hành tinh thực.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Lực hấp dẫn và chu kỳ quỹ đạo
IT · Kết hợp bảng
Đã nối theo cùng khóa,
mà hàng lại tăng hoặc biến mất.
Hãy ghép A·B·C của bảng trái với các khóa trong bảng phải.
Thay đổi dữ liệu bên phải và kiểu nối để kiểm tra từng hàng kết quả.
Bảng trái cố định có 3 hàng. NULL không phải số 0 hay chuỗi rỗng, mà là dấu hiệu không có hàng bên phải tương ứng.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi cách các bảng khớp nhau
Phép nối ghép mọi hàng có cùng khóa. Nếu khóa bên phải trùng lặp, một hàng bên trái có thể tạo thành nhiều hàng kết quả.
INNER JOIN đưa vào kết quả mọi cặp hàng khớp cùng khóa. Các hàng bên trái và bên phải không khớp đều bị loại. LEFT JOIN cũng đưa vào mọi cặp, đồng thời thêm một hàng với giá trị bên phải là NULL cho mỗi hàng bên trái hoàn toàn không có hàng khớp. Vì vậy, LEFT JOIN bảo toàn dữ liệu bên trái nhưng không có nghĩa kết quả luôn có cùng 3 hàng như bên trái. Nếu bên phải có hai hàng A, A bên trái sẽ khớp hai lần. Các khóa D·E khác biệt không khớp với A·B·C bên trái. Màn hình này so sánh các bảng nhỏ cố định, không kết nối cơ sở dữ liệu thực. Thứ tự hàng được cố định theo thứ tự bên trái rồi bên phải để minh họa; trong SQL thực tế, cần ORDER BY để bảo đảm thứ tự.
Đọc thêm về nguyên lý · PostgreSQL: Nối bảng · PostgreSQL: SELECT và các bảng được nối
Toán học·Thống kê · Diện tích dưới đường cong
Cộng các diện tích nhỏ,
ta tiến gần diện tích dưới đường cong.
Chia diện tích dưới y = x² từ x = 0 đến 2.
Hãy thay đổi số mảnh và cách chọn chiều cao rồi so sánh với diện tích chính xác.
Hàm số cố định là x² trên đoạn [0, 2]. Dấu của sai số phân biệt thừa và thiếu; độ lớn chênh lệch khi bỏ dấu là sai số tuyệt đối.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự chia diện tích
Có thể tính gần đúng diện tích dưới đường cong bằng cách cộng diện tích trên các khoảng nhỏ. Dù cùng số mảnh, vị trí chọn chiều cao vẫn tạo ra khác biệt.
Nếu số mảnh là n thì chiều rộng Δx = 2 ÷ n. Với hình chữ nhật, cộng các giá trị x² tại vị trí đã chọn × Δx; với hình thang, cộng trung bình chiều cao hai đầu × Δx. Diện tích chính xác dưới đường cong này là ∫₀² x² dx = 8 ÷ 3. Vì x² ở đây tăng và có dạng cong lồi lên, cách lấy đầu trái và trung điểm cho kết quả thiếu, còn đầu phải và hình thang cho kết quả thừa. Không thể áp dụng nguyên quan hệ này cho mọi hàm số. Giá trị hiển thị được làm tròn đến ba chữ số thập phân, còn tính toán dùng giá trị trước khi làm tròn. Không quy định đơn vị vật lý thực cho y và không diễn giải diện tích của x² trên [0, 2] là xác suất. Để xét hàm mật độ xác suất, cần kiểm tra riêng các điều kiện như tổng diện tích bằng 1.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Tính gần đúng diện tích bằng tổng các phần nhỏ · OpenStax: Tích phân theo quy tắc trung điểm và hình thang
Sinh học·Môi trường · Bề mặt và thể tích
Bên trong tăng nhanh,
liệu bề mặt có đủ?
Thay đổi kích thước một hình cầu và số hình cầu nhỏ được chia ra với cùng tổng thể tích.
Khám phá mối quan hệ giữa trao đổi qua bề mặt và thể tích bên trong bằng mô hình hình học.
Các hình tròn là mặt cắt của hình cầu, còn số liệu là diện tích bề mặt và thể tích của toàn hình cầu. Hình cầu ban đầu và các hình cầu nhỏ được vẽ trên cùng thang độ dài.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi kích thước và cách chia
Khi hình cầu lớn lên, thể tích tăng theo lập phương bán kính, còn diện tích bề mặt tăng theo bình phương. Chia cùng tổng thể tích thành các hình cầu nhỏ sẽ tạo thêm bề mặt.
Diện tích bề mặt hình cầu là 4πr², thể tích là 4πr³ ÷ 3 và diện tích bề mặt/thể tích là 3 ÷ r. Nếu chia thể tích hình cầu bán kính R thành N hình cầu bằng nhau, bán kính nhỏ là R ÷ ∛N và tổng diện tích bề mặt bằng ∛N lần ban đầu. Với 8 hình cầu, diện tích bề mặt gấp 2 lần; với 64 hình cầu thì gấp 4 lần. Khi chia, chỉ tổng thể tích được giữ nguyên, bề mặt mới được tạo ra và giả định bề mặt mỗi hình cầu tiếp xúc độc lập với môi trường ngoài. Hình vẽ không thể hiện việc xếp kín các hình cầu nhỏ trong hình cầu ban đầu và không tái hiện quá trình phân chia tế bào thực. Đây là mô hình giúp hiểu quan hệ giữa diện tích bề mặt có thể trao đổi và nhu cầu bên trong tỷ lệ với thể tích. Tế bào thực khác nhau về hình dạng, nếp gấp màng, hệ vận chuyển và tốc độ trao đổi chất, nên không thể chỉ dựa vào tỷ lệ này để dự đoán tốc độ trao đổi hay kích thước có thể sống được. Số thập phân hiển thị được làm tròn, còn tính toán dùng giá trị trước khi làm tròn.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Diện tích bề mặt và thể tích tế bào
Đời sống·Kiến thức chung · Ngắt dòng và khoảng trắng
Chỉ cần lấp đầy dòng trước,
tổng chi phí có giảm không?
Hãy ngắt dòng trong chiều rộng quy định và giữ nguyên thứ tự từ.
So sánh cách lấp đầy dòng trước với cách bố trí có tổng chi phí khoảng trống thấp.
Mỗi ký tự và khoảng trắng giữa các từ đều rộng 1 đơn vị. Không tách từ và quy định chi phí dòng cuối là 0.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi quy tắc ngắt dòng
Lựa chọn lấp đầy dòng trước tối đa có thể không làm tổng chi phí nhỏ nhất. Cần so sánh cả khoảng trống của các dòng sau.
Cách ưu tiên dòng trước thêm từ vào một dòng khi còn vừa, rồi mới xuống dòng. Cách bố trí chi phí tối thiểu so sánh các cách ngắt dòng khả dĩ để tìm tổng bình phương hoặc lập phương chiều rộng còn lại nhỏ nhất. Trong trải nghiệm này, chi phí dòng cuối được đặt là 0 và khoảng trắng giữa các từ trên một dòng chỉ rộng 1 đơn vị. Giữ nguyên thứ tự từ, không cho phép bỏ, lặp hay tách từ. Với chiều rộng 6, nếu bắt đầu bằng ‘one of’, khoảng trống ở dòng ‘us’ tiếp theo là 4, nên chi phí bình phương là 16. Nếu chia thành ‘one’ và ‘of us’, chi phí giảm còn 9 + 1 = 10. Nếu nhiều cách có cùng chi phí tối thiểu, ưu tiên cách ít dòng hơn; nếu số dòng cũng bằng nhau, hiển thị cách đặt nhiều từ hơn ở dòng trước. Có thể chỉ hiển thị một trong nhiều cách bố trí tối ưu. Đây là mô hình chi phí giả định với các từ tiếng Anh ngắn có độ rộng ký tự bằng nhau, không đánh giá tính thẩm mỹ hay khả năng đọc của văn bản thực. Không tính phông chữ có độ rộng ký tự khác nhau, dấu câu tiếng Hàn, quy tắc ngắt dòng theo ngôn ngữ hay thêm dấu gạch nối.
Đọc thêm về nguyên lý · MIT: Ngắt dòng bằng cách so sánh tổng chi phí
Hóa học · Trạng thái chất khí
Nếu thu nhỏ không gian,
áp suất sẽ thế nào?
Thay đổi nhiệt độ và thể tích của cùng một lượng khí lý tưởng.
So sánh với trạng thái chuẩn để tìm hiểu các yếu tố ảnh hưởng đến áp suất.
Lượng khí cố định là 0.1 mol. Trạng thái chuẩn là 300 K·5 L; 20 điểm trong hình là ký hiệu biểu thị cùng lượng khí, không phải số phân tử thực.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi nhiệt độ và không gian
Với cùng lượng khí lý tưởng, nhiệt độ tuyệt đối càng cao và thể tích càng nhỏ thì áp suất càng lớn. Cần chú ý đại lượng nào được giữ cố định.
Phương trình trạng thái khí lý tưởng là PV = nRT. Ở đây n = 0.1 mol, R = 8.314462618 J/(mol·K); khi dùng thể tích theo L và áp suất theo kPa thì kPa × L = J. Áp suất được tính bằng nRT ÷ V, luôn dùng nhiệt độ tuyệt đối K. Nhiệt độ Celsius chỉ được hiển thị bằng cách đổi theo K − 273.15, không đưa vào tính tỷ lệ. Chỉ khi nhiệt độ không đổi thì áp suất × thể tích mới không đổi; tăng nhiệt độ cũng làm tích này tăng. Hai hình khí dùng cùng thang thể tích và cùng số điểm đại diện. Các điểm không tái hiện số hạt thực hay quá trình va chạm. Đây là mô hình khí lý tưởng bỏ qua lực giữa các phân tử và thể tích riêng của hạt, nên không dự đoán trạng thái áp suất cao, hóa lỏng hay chuyển pha của khí thực. Số liệu hiển thị được làm tròn, còn tính toán dùng giá trị trước khi làm tròn.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Áp suất, thể tích và nhiệt độ của khí lý tưởng · OpenStax: Mô hình động học phân tử khí
Vật lý · Mômen động lượng
Tiến gần trục quay,
sẽ nhanh hơn bao nhiêu?
Di chuyển hai khối lượng ở hai bên vào gần hoặc ra xa trục quay với cùng khoảng cách.
Hãy so sánh cách mômen động lượng và năng lượng quay thay đổi.
Khoảng cách ban đầu ở cả hai bên đều là 1 m. Đây là mô hình quay lý tưởng với mômen quán tính của phần quay trung tâm cố định ở 1 kg·m² và hai chất điểm ở hai bên, mỗi chất điểm có khối lượng cố định 1 kg.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi khoảng cách của khối lượng
Khi khối lượng tiến gần trục, mômen quán tính giảm và vận tốc góc tăng. Mômen động lượng bằng nhau không có nghĩa năng lượng quay cũng bằng nhau.
Mômen động lượng là L = Iω, động năng quay là K = Iω² ÷ 2. Nếu khoảng cách từ mỗi chất điểm 1kg ở hai bên đến trục là r thì tổng mômen quán tính là I = 1kg·m² + 2 × 1kg × r². Ban đầu r = 1m nên I = 3kg·m². Khi không có mômen lực ngoài đối với trục quay, mômen động lượng trước và sau bằng nhau, và vận tốc góc sau khi thay đổi được xác định bằng L ÷ I. Công nội lực thuần khi thay đổi bố trí là độ biến thiên động năng quay W = Ksau − Ktrước. Khi đưa vào trong, cần cung cấp công dương; công âm khi đưa ra ngoài tương ứng với trường hợp thu hồi năng lượng lý tưởng. Giả sử tại hai thời điểm trước và sau được so sánh, vận tốc theo phương bán kính của các khối lượng là 0. Bỏ qua ma sát, lực cản không khí và tổn thất nhiệt; đây không phải mô hình tính chuyển động cánh tay hay cơ thể thật của con người. Hai bố trí được vẽ trên cùng thang khoảng cách.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Bảo toàn mômen động lượng · OpenStax: Tính mômen quán tính
Kinh tế·Xã hội · Chi phí chìm
Chi phí đã bỏ ra và
lựa chọn sắp tới?
Thay đổi chi phí quá khứ không thể thu hồi và chi phí, lợi ích trong tương lai.
So sánh chênh lệch giữa tiếp tục và dừng lại bằng điểm giả định.
Nếu dừng lại, chi phí và lợi ích tương lai đều là 0. Chi phí quá khứ vẫn như nhau trong hai lựa chọn, và phần ghi nhận tổng điểm giảm cũng được hiển thị nguyên vẹn.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi chi phí và lợi ích
Chi phí đã bỏ ra không biến mất khỏi hồ sơ. Tuy nhiên, vì chung cho cả hai lựa chọn nên chúng triệt tiêu khi so sánh chênh lệch trong tương lai.
Tổng điểm khi tiếp tục là −chi phí quá khứ −chi phí tương lai +lợi ích tương lai; khi dừng lại là −chi phí quá khứ. Lấy hiệu hai giá trị, ta được tiếp tục −dừng lại = lợi ích tương lai −chi phí tương lai, nên chi phí quá khứ triệt tiêu. Nếu chênh lệch dương thì tiếp tục có điểm cao hơn, nếu âm thì dừng lại có điểm cao hơn, còn nếu bằng 0 thì hai lựa chọn ngang nhau. Dù cả hai tổng điểm đều âm, tiếp tục vẫn có thể ít thiệt hại hơn nếu lợi ích ròng tương lai dương. Trải nghiệm này dùng mô hình điểm giả định, không có hoàn tiền, bán lại hay phí phạt khi dừng lại, các giá trị tương lai là chắc chắn và chi phí quá khứ không thể thu hồi ở cả hai lựa chọn. Chi phí có thể thu hồi hoặc kết quả thay đổi theo lựa chọn cần được đưa riêng vào so sánh tương lai.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Chi phí liên quan đến quyết định và chi phí chìm
Trái Đất·Vũ trụ · Ranh giới mảng
Hơn cả chuyển động riêng lẻ,
là chênh lệch hướng giữa chúng
Thay đổi vận tốc ngang và dọc của các mảng ở hai bên ranh giới.
Phân tích chuyển động tương đối để tìm hiểu hội tụ, phân kỳ, trượt ngang và chuyển động xiên.
Ranh giới được cố định là đường thẳng đứng. Quy ước sang phải là +ngang, hướng lên là +dọc và tính vận tốc tương đối bằng B − A.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi vận tốc hai mảng
Sự thay đổi ở ranh giới giữa hai mảng phụ thuộc vào vận tốc tương đối hơn là vận tốc riêng của từng mảng. Hãy xét riêng chuyển động vuông góc và song song với ranh giới.
Thành phần vuông góc là vận tốc ngang của B −vận tốc ngang của A; thành phần song song là vận tốc dọc của B −vận tốc dọc của A. Thành phần vuông góc âm là hội tụ, dương là phân kỳ; nếu thành phần vuông góc bằng 0 và chỉ có thành phần song song thì đó là trượt ngang tại ranh giới chuyển dạng. Nếu có cả hai thành phần, mô hình cũng hiển thị chuyển động xiên hội tụ +trượt ngang hoặc phân kỳ +trượt ngang. Nếu vận tốc hai mảng bằng nhau, chúng đứng yên tương đối dù cả hai đều chuyển động. Tốc độ tương đối là căn bậc hai của tổng bình phương hai thành phần và được phân biệt với các thành phần có hướng. Hình là sơ đồ khái niệm phẳng so sánh các vectơ vận tốc so với ranh giới cố định, không tái hiện chuyển động thực của đất hay quá trình va chạm. Hội tụ không phải lúc nào cũng gây hút chìm mà còn tùy loại mảng và điều kiện địa chất. Các giá trị trong trải nghiệm này không dự đoán sự xuất hiện, độ lớn, thời điểm động đất hay hoạt động của đứt gãy thực tế.
Đọc thêm về nguyên lý · USGS: Ba loại ranh giới mảng và chuyển động tương đối
IT · Lấy mẫu tín hiệu
Cùng các điểm lấy mẫu,
nhưng dạng sóng khác nhau
Thay đổi tần số tín hiệu và số lần lấy giá trị trong 1 giây.
So sánh biến đổi bị che khuất giữa các điểm và dạng sóng khác đi qua cùng các điểm.
Ở 20 lần/giây, chia 1 giây thành 20 khoảng và lấy 21 điểm gồm cả hai đầu. Hai dạng sóng bắt đầu tại 0 giây với giá trị 1; các đường cong là giá trị mô hình giữa các điểm.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi khoảng lấy mẫu
Dạng sóng nhanh cũng có thể để lại các giá trị giống dạng sóng chậm nếu chỉ quan sát ở những thời điểm thưa thớt. Chỉ dựa vào các điểm mẫu thì không thể phân biệt chúng.
Dạng sóng gốc là cos(2πft), thời điểm lấy mẫu là t = n ÷ fₛ. f là tần số tín hiệu, fₛ là số lần lấy giá trị trong 1 giây. Gọi r là phần dư khi chia f cho fₛ, tần số gập là min(r, fₛ − r), nằm trong khoảng từ 0 đến fₛ ÷ 2. Trải nghiệm này cố định pha ban đầu của hai sóng cosin ở 0 nên giá trị bằng nhau tại mọi điểm mẫu. Nếu tần số gập là 0, dù mọi điểm đều có giá trị 1, tín hiệu gốc vẫn dao động giữa chúng. Vì gồm cả 0 giây và 1 giây nên số điểm là fₛ + 1; đường nối các điểm không phải là tín hiệu gốc được khôi phục. Để phân biệt các tín hiệu lý tưởng có băng tần giới hạn, tần số lấy mẫu phải lớn hơn hai lần tần số cao nhất. Tại ngưỡng đúng bằng hai lần, thông tin có thể mất tùy pha ban đầu, nên không thể hiểu đây là bảo đảm khôi phục tổng quát. Đây là mô hình lấy mẫu một dạng sóng, không tính chất lượng âm thanh, hình ảnh của phần cứng hay nhiễu và bộ lọc.
Đọc thêm về nguyên lý · MIT: Lấy mẫu và hiện tượng aliasing (PDF)
Toán học·Thống kê · Tốc độ biến thiên tức thời
Biến thiên giữa hai điểm và
tốc độ biến thiên tại một điểm
Thay đổi vị trí bắt đầu trên đường cong và khoảng cách giữa hai điểm.
Quan sát tốc độ biến thiên trung bình tiến gần tốc độ biến thiên tức thời.
Hàm số được cố định là y = x². Điểm thứ hai ở x + h và h luôn dương nên không thực sự thay 0 vào.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự đưa hai điểm lại gần
Tốc độ biến thiên trung bình là độ biến thiên y giữa hai điểm chia cho khoảng cách x. Tốc độ biến thiên tức thời được định nghĩa bằng giới hạn khi khoảng cách giảm dần về 0.
Với y = x², tốc độ biến thiên trung bình là [(x + h)² − x²] ÷ h = 2x + h, còn tốc độ biến thiên tức thời tại điểm đầu là 2x. Chênh lệch hai giá trị là h nên khoảng cách càng nhỏ thì chênh lệch càng nhỏ. Kết quả này áp dụng cho hàm bậc hai đã chọn ở đây, không phải mọi đường cong đều có sai số bằng h. Khi khoảng cách vẫn dương, tốc độ biến thiên trung bình chưa bằng chính xác tốc độ biến thiên tức thời. Cát tuyến trong hình nối hai điểm, còn đoạn tiếp tuyến ngắn biểu diễn độ dốc tức thời tại điểm đầu. Tiếp tuyến không được định nghĩa là “đường chỉ gặp đường cong một lần”. Độ biến thiên y và tốc độ biến thiên có đơn vị là đơn vị y/đơn vị x cũng khác đơn vị nhau. Tốc độ biến thiên âm cho biết y giảm khi x tăng. Đây là mô hình hàm số không chứa dữ liệu thời gian, khoảng cách nên các giá trị không dự đoán vận tốc thực hay biến đổi tương lai.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Tốc độ biến thiên trung bình và định nghĩa đạo hàm
Sinh học·Môi trường · Phiêu bạt di truyền
Dù không có lợi thế,
tỉ lệ vẫn thay đổi.
Lấy mẫu các bản sao gen cho thế hệ tiếp theo từ cùng tỉ lệ ban đầu.
Thay đổi số bản sao, số thế hệ và lần thử lặp lại để xem ảnh hưởng của ngẫu nhiên.
Ban đầu là A 50%·B 50%. N là số bản sao gen, khác với số cá thể mang hai bộ gen.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự lấy mẫu qua các thế hệ
Dù không bên nào có lợi thế hơn, tỉ lệ vẫn có thể thay đổi khi lấy mẫu ngẫu nhiên cho thế hệ tiếp theo. Biến đổi tần số do ngẫu nhiên này được gọi là phiêu bạt di truyền.
Đây là mô hình trung tính, mỗi thế hệ lấy N bản sao độc lập, có hoàn lại từ thế hệ trước. Xác suất lấy được A là tần số A của thế hệ trước; A và B không có lợi thế sinh sản, đột biến hay di cư. Hình ban đầu và về sau đều hiển thị đủ N bản sao. Khi tần số đạt 0 hoặc 100%, nó sẽ giữ nguyên về sau trong mô hình không có bản sao mới đi vào này. Với tần số ban đầu 0.5, độ lệch chuẩn lý thuyết của tần số sau g thế hệ là √{0.25 × [1 − (1 − 1/N)ᵍ]}. Đây là giá trị của toàn bộ phân bố các lần thử lặp lại lý tưởng, không phải độ lệch chuẩn tính từ 8 lần thử trên màn hình hay biên sai số của kết quả hiện tại. Số bản sao càng nhỏ, độ lệch chuẩn lý thuyết càng lớn, nhưng không bảo đảm biên độ thay đổi của mọi lần thử riêng lẻ đều lớn hơn. % là tần số, %p là chênh lệch giữa hai tỉ lệ phần trăm. Số thứ tự lần thử chọn một lần lặp của mô hình có thể xem lại với cùng thiết lập. Đổi số bản sao tạo ra các lần thử mô hình khác nhau, không dự đoán sự tiến hóa hay sức khỏe của quần thể thực.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Di truyền học quần thể và phiêu bạt di truyền · Simons Institute: Mô hình lấy mẫu bản sao trung tính (PDF)
Đời sống·Kiến thức chung · Cân bằng trắng
Màu sắc thay đổi theo ánh sáng,
lấy gì làm chuẩn?
Thay đổi ánh sáng chiếu lên cùng vật liệu và chuẩn hiệu chỉnh.
So sánh khi lấy màu xám làm chuẩn và khi chọn vật liệu có màu.
Chênh lệch kênh được tính trên vật liệu xám thực, không phải màu chuẩn đã chọn. Giữ nguyên vật liệu, chỉ đổi ánh sáng và hiệu chỉnh.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi chuẩn hiệu chỉnh
Để loại bỏ màu ám của ánh sáng, cần chọn màu trắng hoặc xám thực sự trung tính làm chuẩn. Nếu coi vật liệu có màu là trung tính, các màu khác có thể bị sai lệch.
RGB tuyến tính quan sát được là tích của giá trị phản xạ cố định của vật liệu và giá trị chiếu sáng theo từng kênh. Lấy trung bình ba kênh của chuẩn đã chọn làm giá trị mục tiêu, rồi tính hệ số hiệu chỉnh bằng giá trị mục tiêu ÷ giá trị từng kênh. Khi mức áp dụng là 0%, hệ số bằng 1; khi là 100%, dùng toàn bộ hệ số đã tính. Trung bình cộng này là chuẩn độ sáng quy định trong mô hình, không phải độ chói vật lý hay độ sáng tối đa của màu trắng. So sánh tính trung tính bằng giá trị kênh lớn nhất −giá trị kênh nhỏ nhất của màu xám thực; nếu chọn chuẩn có màu, màu xám thực có thể bị đổi dù các kênh của chính chuẩn đã bằng nhau. Tính toán thực hiện trong RGB tuyến tính, còn màu hiển thị được chuyển sang sRGB sau hiệu chỉnh. Chỉ khi chuyển đổi mới cắt về khoảng 0~1 để hiển thị, và số kênh vượt 1 được thông báo riêng. Thống kê dùng giá trị trước khi giới hạn hiển thị, nên cần phân biệt màu bị cắt trên màn hình và giá trị tính toán. Đây là mô hình chiếu sáng, hiệu chỉnh đơn giản theo từng kênh, không tái hiện phổ và nhiệt độ màu của nguồn sáng thật, hiệu chỉnh máy ảnh hay cảm nhận màu chính xác của con người.
Đọc thêm về nguyên lý · Adobe: Chuẩn màu trung tính trong cân bằng trắng · W3C: Chuyển đổi RGB tuyến tính và sRGB
Hóa học · Phân bố giữa hai pha
Dù xuất phát cùng nhau,
thời gian lưu vẫn khác.
Hai cấu tử phân bố và lưu lại trong pha động và pha tĩnh.
Thay đổi mức phân bố và lưu lượng để so sánh cấu tử nào ra trước.
Đây là mô hình lý tưởng dài 10cm, thể tích pha động và pha tĩnh đều là 1mL. K là nồng độ trong pha tĩnh ÷ nồng độ trong pha động, không có đơn vị.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi tỉ lệ lưu
Cấu tử lưu nhiều hơn trong pha tĩnh có ít thời gian di chuyển cùng pha động nên ra muộn hơn. Nếu mức phân bố của các cấu tử khác nhau, chúng đến đích khác thời điểm dù cùng xuất phát.
Giả sử cân bằng phân bố tuyến tính giữa hai pha được thiết lập nhanh. Vì thể tích pha tĩnh và pha động bằng nhau, tỉ lệ trong pha động là 1 ÷ (1 + K), tỉ lệ trong pha tĩnh là K ÷ (1 + K). Quá trình này khác với phản ứng chuyển đổi hai chất thành nhau hay pha loãng bằng cách thêm dung môi. Nói chung, hệ số lưu k′ = K × thể tích pha tĩnh ÷ thể tích pha động, và thời gian lưu tᵣ = tₘ × (1 + k′). Trong mô hình này, tₘ là thể tích pha động ÷ lưu lượng. Khi lưu lượng tăng gấp đôi, cả hai thời gian lưu và chênh lệch của chúng đều giảm một nửa. Chênh lệch thời gian lớn hơn không có nghĩa độ phân giải thực tế được cải thiện. Các dấu trong hình là thời điểm đến của tâm cấu tử; không tính độ rộng dải, khuếch tán, hiệu suất cột hay quá tải mẫu. Thời gian lưu bằng nhau nghĩa là tâm hai cấu tử đến cùng lúc trong mô hình này.
Đọc thêm về nguyên lý · Agilent: Phân bố giữa hai pha và sự lưu giữ (PDF) · Waters: Hệ số lưu và thời gian lưu
Vật lý · Phân cực và cường độ truyền qua
Giữa các tấm chặn sáng,
nếu thêm một bộ lọc?
Giữ cố định trục tấm đầu và xoay tấm cuối.
Khi thêm tấm giữa, hướng phân cực và cường độ truyền qua thay đổi thế nào?
Ánh sáng gốc không phân cực, trục tấm đầu ở 0°. Khi không có tấm giữa, góc của nó không dùng trong tính toán. Các góc được đo so với trục tấm đầu.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự lần lượt thay đổi các trục phân cực
Ánh sáng truyền qua tùy theo góc giữa hướng phân cực ngay trước đó và trục tấm tiếp theo. Tấm giữa không tạo ánh sáng mà thay đổi hướng phân cực và cường độ.
Tấm phân cực đầu lý tưởng cho truyền qua một nửa cường độ ánh sáng không phân cực. Sau đó, tỉ lệ truyền qua mỗi tấm được xác định theo định luật Malus: cos²(chênh lệch góc với hướng phân cực ngay trước). Nếu chỉ có hai tấm ở 0° và 90°, cường độ truyền qua là 0. Thêm tấm 45° vào giữa, 50% × cos²45° × cos²45° = 12.5% ánh sáng gốc được truyền qua. Tỉ lệ truyền qua tấm cuối tính so với ánh sáng tới ngay trước nó, còn cường độ truyền qua cuối cùng tính so với ánh sáng gốc, nên mẫu số khác nhau. Dù cường độ tới bằng 0, giá trị này vẫn là hệ số lý thuyết xác định từ quan hệ giữa các trục, không phải tỉ lệ đo bằng 0 chia 0. Xoay trục mỗi tấm 180° vẫn cho cùng một trục; trải nghiệm này so sánh khoảng từ 0° đến 90°. Đây là quá trình chọn hướng dao động của điện trường vuông góc với hướng truyền sáng, không phải bẻ hướng truyền sáng như khúc xạ. Mô hình tấm phân cực lý tưởng này không tính hấp thụ, tán xạ hay rò sáng của vật liệu thực.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Phân cực và định luật Malus
Bài viết dưới đây cung cấp kiến thức nền về phân cực và hoạt tính quang học. Hiện tượng dung dịch chiral làm quay mặt phẳng phân cực khác với tấm phân cực hấp thụ trong trải nghiệm này.
Kinh tế·Xã hội · Chia sẻ gánh nặng và tương quan
Khi cùng chia sẻ,
vẫn còn biến động.
Tăng số người cùng chia đều tổn thất giả định.
Thay đổi mức độ tổn thất biến động cùng nhau để so sánh biến động phần mỗi người.
Mỗi người đều có tổn thất kỳ vọng 20 điểm và độ lệch chuẩn 10 điểm. Đây là mô hình giả định có tương quan ρ cho mọi cặp; thanh biểu diễn phương sai (điểm²), không phải độ lệch chuẩn.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự tăng cú sốc chung
Gộp các tổn thất độc lập sẽ làm giảm biến động phần mỗi người. Cú sốc mà tất cả cùng chịu không biến mất chỉ nhờ chia sẻ, dù số người tăng lên.
Phương sai tổn thất trung bình của N người là 100 × [ρ + (1 − ρ) ÷ N] điểm². Cộng phương sai cú sốc chung 100ρ với phương sai cú sốc riêng sau chia sẻ 100(1 − ρ) ÷ N, rồi lấy căn bậc hai sẽ được độ lệch chuẩn phần mỗi người. Khi tương quan là 0, giá trị này bằng 10 ÷ √N điểm; khi là 1, nó bằng 10 điểm, không phụ thuộc số người. Độ lệch chuẩn tổng tổn thất bằng N × độ lệch chuẩn phần mỗi người, nên dù biến động phần mỗi người giảm, biến động tổng vẫn có thể tăng. Tổn thất kỳ vọng của một người vẫn là 20 điểm; trải nghiệm này không loại bỏ bản thân tổn thất. Độ lệch chuẩn biểu thị biến động, khác với xác suất xảy ra tổn thất, tổn thất tối đa hay khoảng ứng với một xác suất xác định. Mô hình gồm cú sốc chung và các cú sốc riêng độc lập; nói chung, tương quan bằng 0 không nhất thiết có nghĩa là độc lập. Đây là so sánh chia sẻ gánh chịu giả định trong cùng điều kiện, không phải phí bảo hiểm hay rủi ro đầu tư thực tế.
Đọc thêm về nguyên lý · MIT: Hiệp phương sai và tương quan (PDF)
Bài về luật số lớn dưới đây cung cấp kiến thức nền cho việc gộp các tổn thất độc lập. Khi có cú sốc chung, không áp dụng nguyên xi kết luận của các phép lặp độc lập.
Trái Đất·Vũ trụ · Thị sai và khoảng cách
Góc nhìn từ hai vị trí,
manh mối tới ngôi sao xa
Thay đổi khoảng cách giữa hai điểm quan sát và khoảng cách tới đối tượng.
So sánh trên cùng thang góc xem hướng tới đối tượng xa thay đổi ít đến mức nào.
Đối tượng nằm trên đường vuông góc tại trung điểm đường cơ sở. Phía trên là sơ đồ vị trí tương đối · không theo tỉ lệ thực. Góc phía dưới được phóng đại để dễ xem, dùng cùng thang đo cho hai quan sát.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi khoảng cách hai điểm quan sát
Với cùng đường cơ sở, đối tượng càng xa thì chênh lệch hướng quan sát càng nhỏ. Để suy ra khoảng cách, cần biết cả góc nhỏ lẫn khoảng cách giữa hai điểm quan sát.
Nửa góc p được tính bằng arctan[B ÷ (2D)], với B và D đổi về cùng đơn vị độ dài. Ở đây, D là khoảng cách vuông góc từ trung điểm đường cơ sở đến đối tượng. 1pc bằng chính xác (648000 ÷ π)AU; 1 giây cung bằng 1/3600 độ; 1mas bằng 1/1000 giây cung. Trong hình học lý tưởng với đường cơ sở vuông góc đường ngắm và đối tượng trên đường vuông góc tại trung điểm, toàn bộ chênh lệch hai hướng quan sát là 2p. Khi đường cơ sở là 2AU như hai đầu quỹ đạo Trái Đất, thị sai năm của sao là p, bằng một nửa tổng biến thiên. Công thức khoảng cách góc nhỏ là D(pc) ≈ [B(AU) ÷ 2] ÷ p(giây cung); 1 ÷ p là công thức giả sử B = 2AU. Không thay trực tiếp giá trị mas vào. Nếu đường cơ sở là 4AU nhưng giả sử là 2AU, với cùng góc sẽ đọc sai khoảng cách thành một nửa. Góc arctan chính xác và khoảng cách gần đúng góc nhỏ được tính riêng, rồi làm tròn trên màn hình. Không tính nhiễu quan sát thực, chuyển động riêng hay thay đổi hướng đường cơ sở.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Đo khoảng cách tới sao bằng thị sai · IAU: Định nghĩa chính xác của parsec (PDF)
Phần thiên văn học trong bài chuyển đổi đơn vị dưới đây cung cấp kiến thức nền về năm ánh sáng và parsec. Đây không phải bài chuyên giải thích phép đo thị sai.
IT · Bế tắc và thứ tự tài nguyên
Mỗi bên giữ một thứ rồi chờ,
hệ thống sẽ dừng thế nào?
Thay đổi thứ tự hai tác vụ lấy tài nguyên X và Y.
Di chuyển từng bước thử để theo dõi quan hệ sở hữu và yêu cầu.
Nét liền là tài nguyên → tác vụ sở hữu, nét đứt là tác vụ → tài nguyên đang chờ. Đổi thứ tự sẽ chạy lại từ đầu theo cùng quy tắc thực thi với điều kiện mới.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự theo dõi yêu cầu của hai bên
Nếu mỗi bên chờ tài nguyên cần thiết do bên kia giữ, cả hai có thể không tiến tiếp được. Cả hai tác vụ cùng tuân theo một thứ tự chung cho mọi tài nguyên sẽ ngăn chờ vòng trong mô hình này.
X và Y là tài nguyên độc quyền, mỗi tài nguyên chỉ một tác vụ có thể sở hữu. Tác vụ lấy tài nguyên thứ nhất rồi thứ hai, hoàn thành công việc ở lượt thử tiếp theo và trả cả hai tài nguyên cùng lúc. Các lượt thử luân phiên từ A, bỏ qua tác vụ đã hoàn thành. Nếu không lấy được, tác vụ giữ tài nguyên đang có và chờ. Mô hình giả định loại trừ tương hỗ, giữ và chờ, không thu hồi cưỡng bức; khi quan hệ sở hữu và yêu cầu hai tài nguyên tạo thành vòng sẽ xảy ra bế tắc. Khác thứ tự không phải lúc nào cũng gây bế tắc; ở đây, lịch sử thực thi luân phiên cố định cho thấy có đạt trạng thái đó hay không. Nếu cả hai tác vụ tuân theo cùng thứ tự chung, vòng không hình thành; khi tài nguyên được giải phóng, chúng thử lại và hoàn thành. Chọn thứ tự không phải chức năng khôi phục tác vụ thực đã chạy. Mô hình không tái hiện bộ lập lịch, thời hạn chờ hay chính sách hoàn tác của cơ sở dữ liệu thực.
Đọc thêm về nguyên lý · OSTEP: Vấn đề bế tắc trong thực thi đồng thời (PDF)
Bài về cơ sở dữ liệu dưới đây cung cấp kiến thức nền về đơn vị công việc, giao dịch và hoàn tác. Đây không phải bài chuyên giải thích khóa hay bế tắc.
Toán học·Thống kê · Hồi quy về trung bình
Giá trị cao bất thường,
lần sau có còn như vậy?
Thay đổi giá trị quan sát đầu và tương quan giữa hai quan sát.
Phân biệt kỳ vọng của quan sát tiếp theo với kết quả từ dao động tự chọn.
Cả hai quan sát đều có trung bình tổng thể 0 và độ lệch chuẩn 1. Bạn tự chọn dao động cho một trường hợp; phạm vi thanh trượt không biểu thị mọi kết quả có thể xảy ra hay xác suất đồng đều.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự phân biệt kỳ vọng và một trường hợp
Sau quan sát đầu cực đoan, kỳ vọng tiếp theo có thể gần trung tâm hơn. Điều đó không có nghĩa mọi kết quả tiếp theo đều nhất thiết dịch về trung tâm.
Cho X và nhiễu độc lập E là các biến chuẩn tắc độc lập với nhau, có trung bình 0 và phương sai 1, rồi tạo Y = ρX + √(1 − ρ²)E. Trong mô hình chuẩn hai biến này, khi quan sát đầu tiên là x, kỳ vọng có điều kiện của quan sát tiếp theo là ρx và độ lệch chuẩn có điều kiện là √(1 − ρ²). Với dữ liệu nói chung, chỉ biết hệ số tương quan không có nghĩa là công thức này luôn đúng. Khi 0 ≤ ρ < 1, kỳ vọng của giá trị tiếp theo ở nhóm được chọn vì có giá trị đầu tiên cực đoan sẽ gần 0 hơn. Điều này khác với việc trung bình 0 của toàn bộ quần thể thay đổi và không bảo đảm kết quả tiếp theo của từng cá nhân. Khi tương quan bằng 1, giá trị tiếp theo bằng giá trị đầu tiên và nhiễu không được sử dụng. E được chọn thủ công là một giá trị ví dụ từ phân phối chuẩn; thao tác này không lấy mẫu ngẫu nhiên toàn bộ phân phối hay giới hạn phạm vi kết quả. Điều cốt lõi là không quy những thay đổi có thể xảy ra dù không có can thiệp thành tác dụng của lời khen, hình phạt, điều trị, v.v. Đây không phải trải nghiệm dự đoán thành tích, năng lực hay sức khỏe con người.
Đọc thêm về nguyên lý · MIT: Hồi quy về trung bình (PDF) · Penn State: Phân phối chuẩn hai biến và phân phối có điều kiện
Phần phê bình phương pháp đo lường trong bài viết về Dunning–Kruger bên dưới liên hệ những lưu ý khi so sánh các nhóm cực đoan với hồi quy về trung bình. Đây không phải tài liệu dùng mô hình này để đánh giá cá nhân.
Sinh học·Môi trường · Vật săn mồi và con mồi
Số lượng của nhau làm thay đổi
chiều hướng tăng và giảm
Thay đổi chỉ số con mồi, động vật săn mồi ban đầu và thời gian quan sát.
Theo dõi trên cùng thang đo cách hai quần thể làm thay đổi tốc độ biến đổi của nhau.
Quần thể được biểu diễn bằng chỉ số không thứ nguyên, thời gian cũng dùng đơn vị mô hình. Đây là phép tính của mô hình lý tưởng liên tục, không biểu thị số động vật thực tế hay ngày trên lịch.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự theo dõi biến đổi của hai quần thể
Con mồi tăng ảnh hưởng đến sự gia tăng của động vật săn mồi, còn động vật săn mồi tăng kìm hãm sự gia tăng của con mồi. Hãy xem riêng dấu của tốc độ biến đổi hiện tại và các đỉnh đường cong.
Mô hình Lotka–Volterra không thứ nguyên là dx/dt = x(1 − y), dy/dt = y(x − 1). x là chỉ số con mồi, y là chỉ số động vật săn mồi. Khi con mồi lớn hơn 1, động vật săn mồi tăng; khi động vật săn mồi lớn hơn 1, con mồi giảm. Điểm mà cả hai bằng 1 là điểm cân bằng; với các giá trị ban đầu dương khác, hệ đi theo quỹ đạo kín trung hòa, không hội tụ tắt dần về điểm đó. H = x − ln x + y − ln y là đại lượng bảo toàn của mô hình lý tưởng này. Đường cong hiển thị là lịch sử tính toán số đến thời điểm hiện tại đã chọn, không nối thêm phần tương lai chưa diễn ra. Độ lệch thời gian giữa các đỉnh phát sinh từ tương tác, không phải do đặt một thời gian trễ bên ngoài cố định. Khác với tăng trưởng của một quần thể có sức chứa môi trường, hai quần thể làm thay đổi tốc độ biến đổi của nhau, nhưng mô hình không có sức chứa môi trường, di cư, mùa, tuyệt chủng ngẫu nhiên hay cú sốc môi trường. Điều này không có nghĩa hệ sinh thái thực tế nhất thiết vận động theo cùng chu kỳ và không dự đoán số cá thể thực tế, hiệu quả kiểm soát hay nguy cơ tuyệt chủng. Giá trị trên màn hình được làm tròn, còn phép tính dùng giá trị trước khi làm tròn.
Đọc thêm về nguyên lý · MIT: Mô hình động vật săn mồi–con mồi trong hệ sinh thái (PDF) · MIT: Phương trình động vật săn mồi–con mồi
Bài viết về thủy triều đỏ bên dưới cung cấp kiến thức nền về quan hệ dinh dưỡng và biến đổi hệ sinh thái. Bài viết không kiểm chứng chu kỳ của phương trình động vật săn mồi hay hiệu quả kiểm soát thực tế.
Đời sống·Kiến thức chung · Cách nhiệt nhiều lớp
Nhiệt đi qua ba lớp,
nhiệt độ giảm ở đâu?
Thay đổi độ dày, hệ số dẫn nhiệt của lớp giữa giả định và độ dày lớp ngoài.
So sánh mật độ dòng nhiệt và độ giảm nhiệt độ qua từng lớp khi có cùng chênh lệch nhiệt độ.
Lớp trong được cố định ở độ dày 1cm, k = 0.20; lớp ngoài có k = 0.80 W/(m·K). Hệ số dẫn nhiệt là giá trị giả định, không phải hiệu năng của sản phẩm cụ thể.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự theo dõi nhiệt độ qua từng lớp
Với cùng chênh lệch nhiệt độ, tổng nhiệt trở càng lớn thì nhiệt truyền bằng dẫn nhiệt càng ít. Độ giảm nhiệt độ qua mỗi lớp tỉ lệ với nhiệt trở, không chỉ với độ dày.
Nhiệt trở trên đơn vị diện tích của mỗi lớp là Rᵢ = Lᵢ ÷ kᵢ, trong đó L được đổi từ cm sang m. Tổng nhiệt trở của các lớp nối tiếp là ΣRᵢ, mật độ dòng nhiệt là q = chênh lệch nhiệt độ ÷ ΣRᵢ. Ở trạng thái ổn định, mật độ dòng nhiệt qua mọi lớp bằng nhau và độ giảm nhiệt độ qua mỗi lớp là qRᵢ. Trục ngang của hình dùng cùng thang độ dày thực tế cho ba lớp; đường nhiệt độ nối các giá trị tại ranh giới ở độ sâu tương ứng. Khi độ dày lớp giữa bằng 0, lớp đó biến mất và lựa chọn hệ số dẫn nhiệt không ảnh hưởng đến phép tính. Đây là ví dụ giả định với nhiệt độ ngoài tham chiếu 0°C, nhiệt độ trong cao hơn một lượng bằng chênh lệch đã chọn. Giá trị chênh lệch nhiệt độ tính bằng K và °C bằng nhau, nhưng không dùng lẫn các đơn vị nhiệt độ tuyệt đối. Chỉ tính dẫn nhiệt ổn định 1 chiều với tiếp xúc hoàn hảo, bỏ qua đối lưu, bức xạ, cầu nhiệt, độ ẩm và tích trữ nhiệt theo thời gian. Mô hình không dự đoán chi phí sưởi của tòa nhà thực tế hay số tiền tiết kiệm của từng sản phẩm.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Dẫn nhiệt và nhiệt trở của nhiều lớp
Bài viết về polymer thân thiện với môi trường bên dưới cung cấp kiến thức nền về polymer dùng làm vật liệu cách nhiệt trong xây dựng. Bài viết không chứng nhận hệ số dẫn nhiệt giả định của trải nghiệm này hay so sánh hiệu năng sản phẩm.
IT · Mật mã khóa công khai
Chìa khóa ai cũng dùng để khóa,
vì sao chỉ mình tôi mở lại được?
Theo dõi mã hóa và giải mã bằng những số công khai rất nhỏ.
Thay đổi cặp khóa và thông điệp để kiểm tra xem có khôi phục được số ban đầu không.
Không nhập mật khẩu hay khóa riêng thật. Ví dụ công khai với các số rất nhỏ và phép tính RSA không có đệm không phải mật mã an toàn để sử dụng thực tế.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự quan sát các thay đổi của mật mã khóa công khai
Mã hóa và giải mã dùng các số mũ khác nhau nhưng chung môđun n. Có thể tính kết quả cho từng thông điệp để kiểm tra quan hệ giữa hai khóa.
Từ hai số nguyên tố khác nhau p, q, tạo n = pq và φ = (p − 1)(q − 1). Số mũ công khai e và số mũ giải mã d được ghép sao cho số dư của ed khi chia cho φ bằng 1. Bản mã là c = mᵉ mod n, giải mã là cᵈ mod n; phép tính lặp lại các số dư nguyên thay vì tính toàn bộ lũy thừa lớn. Thông điệp số nguyên trong khoảng 0 ≤ m < n được khôi phục ngay cả khi bằng 0 hoặc có ước chung với p·q. Khi đổi cặp khóa, giá trị tối đa của thanh trượt thông điệp đổi thành n − 1 và giá trị vượt phạm vi được giảm xuống. p·q·d trên màn hình đều là những số nhỏ công khai dùng để học. Mật mã khóa công khai thực tế cần khóa đủ lớn, đệm và giao thức an toàn, v.v.; không dùng RSA nguyên thủy không có đệm như thế này để mã hóa thông tin bí mật thực sự. Trải nghiệm không tái hiện toàn bộ cách thức liên lạc thực tế của HTTPS.
Đọc thêm về nguyên lý · Bài báo gốc về RSA: Khóa công khai và giải mã (PDF)
Bài viết về truyền thông bên dưới cung cấp kiến thức nền để hiểu TLS·HTTPS và vai trò của mã hóa. Mô hình RSA nhỏ này không giải thích toàn bộ quá trình mã hóa của TLS thực tế.
Hóa học · Năng lượng hoạt hóa
Rào cản phản ứng phải vượt qua,
nhiệt độ và chất xúc tác làm thay đổi.
Thay đổi nhiệt độ, rào cản hoạt hóa và mức hạ rào cản nhờ chất xúc tác.
Xem tỉ số tốc độ so với cùng phản ứng ở mức tham chiếu 300K.
Sử dụng cùng một hệ số tần số giả định. Tỉ số bằng 2 lần không có nghĩa mô hình cho thời gian của mọi phản ứng thực tế giảm chính xác còn một nửa.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự quan sát biến đổi của năng lượng hoạt hóa
Nhiệt độ làm thay đổi tỉ lệ phân tử có thể vượt rào cản, còn chất xúc tác hạ rào cản bằng một con đường khác. Cả hai tác động cùng thể hiện trong tỉ số tốc độ.
Sử dụng phương trình Arrhenius k = A exp(−Eₐ/RT). Mọi con đường có cùng hệ số tần số giả định A, hằng số khí R = 8.31446261815324 J/(mol·K). Rào cản được đổi từ kJ/mol sang J/mol để tính. Tỉ số khi chỉ đổi nhiệt độ là exp[(Eₐ/R)(1/300 − 1/T)], tác dụng của mức hạ rào cản C nhờ xúc tác ở cùng nhiệt độ là exp(C/RT). Tỉ số kết hợp là tích của hai tỉ số, với tham chiếu là phản ứng không xúc tác ở 300K có cùng Eₐ. Trục đứng của đồ thị dùng thang logarit cho tỉ số tốc độ; chênh lệch một vạch biểu thị cùng một hệ số nhân. Sơ đồ con đường giữ nguyên năng lượng ở điểm đầu và điểm cuối trước và sau khi có xúc tác. Chất xúc tác thay đổi rào cản hoạt hóa và con đường phản ứng, không thay đổi chênh lệch năng lượng ΔE của phản ứng hay bản thân cân bằng. Đây là so sánh giả định bỏ qua cơ chế phản ứng, biến đổi nồng độ, tiêu hao chất xúc tác, v.v.; không dự đoán thời gian phản ứng hay nguy hiểm của chất thực tế.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Thuyết va chạm và phương trình Arrhenius
Bạn có thể đọc tiếp về sự khác biệt giữa năng lượng hoạt hóa và con đường phản ứng trong bài viết về chất xúc tác bên dưới.
Vật lý · Sóng dừng và cộng hưởng
Ngay trên sợi dây đang dao động,
vẫn có những vị trí luôn đứng yên.
Thay đổi chiều dài dây, mode dao động và pha tức thời.
Phân biệt vị trí nút với thời điểm toàn bộ dây trở nên phẳng.
Pha là góc dùng để chọn một thời điểm, không phải số giây đã trôi qua. Ngay cả khi mọi điểm tức thời đều bằng 0, các nút cố định vẫn được đánh dấu riêng.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự quan sát biến đổi của sóng dừng và cộng hưởng
Khi các sóng phản xạ từ hai đầu chồng lên nhau, một số vị trí luôn đứng yên. Không phải mọi điểm trên dây đều trở thành nút khi dây tức thời phẳng.
Trên dây lý tưởng cố định hai đầu, tốc độ sóng được giữ ở v = 100m/s. Bước sóng của mode thứ n là λ = 2L/n, tần số riêng là f = nv/(2L). Li độ chuẩn hóa được biểu diễn bằng y(x) = sin(nπx/L) cos(pha). Các nút nằm tại x = jL/n; không kể hai đầu thì có n − 1 nút và có n bụng sóng. Ở 90°·270°, dù li độ tức thời của mọi điểm bằng 0, vị trí các nút cố định vẫn giữ nguyên. Trục ngang của hình là chiều dài thực tế 0~2m dùng chung cho mọi dây, trục đứng là li độ chuẩn hóa −1~1; khi đổi chiều dài dây, đầu bên phải cũng di chuyển. Pha chọn thời điểm của hình tĩnh, không biểu thị thời gian thực đã trôi qua hay cùng một thời điểm của mọi mode. Bỏ qua lực căng, khối lượng trên đơn vị chiều dài, tắt dần và dao động tổng hợp; không tự động phát âm thanh.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Sóng dừng và cộng hưởng
Bài viết về cộng hưởng bên dưới liên hệ chiều dài dây, tần số riêng với cộng hưởng của nhạc cụ.
Toán học·Thống kê · Bước đi ngẫu nhiên
Dù từng bước đi hoàn toàn ngẫu nhiên,
độ phân tán vẫn có quy luật.
Thay đổi số bước và đường đi ví dụ.
Phân biệt vị trí cuối của một đường đi với xác suất của mọi đường đi có thể.
Mỗi bước độc lập, đi sang trái hoặc phải 1 ô với xác suất mỗi hướng là 1/2. Đổi đường đi ví dụ không làm thay đổi phân phối xác suất chính xác và các giá trị lý thuyết.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự quan sát biến đổi của bước đi ngẫu nhiên
Dù hướng mỗi bước là ngẫu nhiên, khoảng cách bình phương trung bình vẫn tăng bằng số bước. Khoảng cách cuối của một đường đi khác với trung bình của mọi đường đi.
Trong bước đi đối xứng, độc lập, 1 chiều, nếu đi sang phải k lần trong n bước thì vị trí cuối là X = 2k − n. Xác suất được tính chính xác bằng số tổ hợp C(n,k)/2ⁿ. Vị trí trung bình toàn bộ là 0, khoảng cách bình phương trung bình là n, khoảng cách RMS là √n. Khoảng cách tuyệt đối trung bình E|X| được tính bằng tổng tích của trị tuyệt đối mỗi vị trí với xác suất tương ứng nên không bằng RMS. Các đường đi A·B·C là từng ví dụ được tạo từ hạt giống số ngẫu nhiên cố định, công khai; bấm nút không lấy mẫu ngẫu nhiên mới hay gom các đường đi này để ước lượng giá trị lý thuyết. Phân phối xác suất chính xác được tính riêng với các đường đi ví dụ. Trục ngang của đường đi là số bước, trục đứng là vị trí; trục ngang của các cột xác suất là vị trí cuối, trục đứng là xác suất chính xác. Khoảng cách cuối thực tế của một đường đi không nhất thiết bằng √n. Trải nghiệm không tái hiện nguyên vẹn chuyển động Brown liên tục hay dự đoán cổ phiếu, giá cả.
Đọc thêm về nguyên lý · MIT: Bước đi ngẫu nhiên và khuếch tán
Bạn có thể đọc về mối liên hệ giữa chuyển động bất quy tắc và bước đi ngẫu nhiên trong bài viết về chuyển động Brown bên dưới.
Sinh học·Môi trường · Tích lũy chất
Lượng hấp thu qua thức ăn và
lượng đào thải khỏi cơ thể
Thay đổi nồng độ trong thức ăn, tốc độ đào thải, bậc và thời gian.
So sánh nồng độ hiện tại với nồng độ cân bằng sau thời gian đủ dài.
Nồng độ trong nguồn thức ăn luôn cố định và mọi sinh vật tiêu thụ bắt đầu với nồng độ 0. Đây là nồng độ giả định và thời gian mô hình, không phải độc tính của chất thực tế hay tiêu chuẩn an toàn thực phẩm.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự quan sát biến đổi của sự tích lũy chất
Nồng độ có tăng ở bậc cao hơn hay không phụ thuộc vào quan hệ giữa tốc độ hấp thu và đào thải. Nếu thời gian ngắn, nồng độ có thể chưa đạt cân bằng.
Đặt nồng độ cố định trong thức ăn là C₀; nồng độ của cả bốn bậc tiêu thụ đều bắt đầu từ 0. Hệ số hấp thu a = 0.5/thời gian mô hình và tốc độ đào thải k giống nhau ở mọi bậc. Tính đồng thời hấp thu và đào thải bằng dCⱼ/dt = aCⱼ₋₁ − kCⱼ. Dòng hấp thu ở bậc đầu là aC₀. Nghiệm là Cⱼ(t) = C₀(a/k)ʲ[1 − exp(−kt)Σᵢ₌₀ʲ⁻¹(kt)ⁱ/i!] và trạng thái cân bằng là Cⱼ* = C₀(a/k)ʲ. Giá trị hiện tại được phân biệt với giá trị cân bằng; tại thời gian 0, nồng độ của sinh vật tiêu thụ chính xác bằng 0. Khi a/k > 1, nồng độ cân bằng tăng theo từng bậc, nhưng nếu a/k ≤ 1 thì nồng độ không tự động tăng chỉ vì đi lên chuỗi thức ăn. Hình so sánh nồng độ chất cùng tốc độ hấp thu và đào thải, không phải lượng năng lượng truyền đi. Đây là mô hình tuyến tính đơn giản bỏ qua biến đổi thức ăn trong môi trường thực, pha loãng do tăng trưởng, chuyển hóa riêng của từng chất, hấp thu trực tiếp từ nước, v.v. Tài liệu không dùng để đánh giá nồng độ chất ô nhiễm thực tế, nguy cơ phơi nhiễm, độc tính hay việc ăn thực phẩm.
Đọc thêm về nguyên lý · EPA Hoa Kỳ: Mô hình hấp thu và đào thải trong tích lũy chất qua chuỗi thức ăn
Bài viết về ô nhiễm môi trường bên dưới cung cấp kiến thức nền để hiểu mối liên hệ giữa các chất tồn lưu lâu trong môi trường và hệ sinh thái. Bài viết không cung cấp các hệ số giả định ở đây hay tiêu chuẩn độc tính.
Kinh tế·Xã hội · Gánh nặng thuế
Người nộp thuế và
người thực sự chịu thuế
Thay đổi mức phản ứng của cung, cầu với giá và thuế trên mỗi giao dịch.
Xem kết quả có thay đổi tùy theo bên nộp cùng một khoản thuế hay không.
Độ dốc càng lớn, lượng càng ít thay đổi với cùng mức biến động giá. Ngay cả khi thuế bằng 0, tỉ trọng hiển thị vẫn là tỉ trọng gánh nặng khi có thuế dương, còn số tiền thực chịu là 0.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự quan sát biến đổi của gánh nặng thuế
Dù thay đổi bên nộp thuế theo luật, giá và lượng giao dịch trong mô hình cạnh tranh này vẫn như nhau. Bên thay đổi lượng tương đối ít hơn sẽ chịu gánh nặng lớn hơn qua biến động giá.
Cầu giả định có giá mua Pb = 60 − bD·Q, cung có khoản thu của người bán Ps = 20 + bS·Q. Lượng trước thuế Q₀ = 40/(bD + bS), giá P₀ = 20 + bS·Q₀. Khi có thuế t trên mỗi đơn vị, Pb − Ps = t và Q = (40 − t)/(bD + bS). Gánh nặng trên mỗi đơn vị của người mua là Pb − P₀ = bD·t/(bD + bS), của người bán là P₀ − Ps = bS·t/(bD + bS), tổng hai phần bằng t. Với thuế dương, tỉ trọng người mua chịu là bD/(bD + bS), người bán chịu là bS/(bD + bS); khi thuế bằng 0, số tiền thực chịu và số thu thuế đều bằng 0. Bên nộp thuế theo luật chỉ thay đổi vai trò chuyển thuế, không thay đổi kết quả kinh tế của mô hình này. Đồ thị thể hiện bằng tọa độ thực điểm trước thuế và chênh lệch giá mua, giá bán tại cùng lượng giao dịch sau thuế. Giả định cạnh tranh hoàn hảo, không tránh thuế, không kiểm soát giá và giữ nguyên các đường của người tiêu dùng và nhà sản xuất. Khác với trải nghiệm thuế thu nhập lũy tiến hiện có, phần này xét gánh nặng của thuế giao dịch qua giá thị trường, không cung cấp luật thuế thực tế, tác động chính sách hay tư vấn thuế cá nhân.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Độ co giãn và gánh nặng thuế
Bài viết về cung cầu bên dưới cung cấp kiến thức nền để hiểu giá thị trường và phản ứng với giá. Bài viết không giải thích mô hình thuế giao dịch giả định này hay luật thuế thực tế.
Trái Đất·Vũ trụ · Định tuổi phóng xạ
Từ nguyên tố còn lại và nguyên tố sinh ra,
suy ngược thời gian đã trôi qua.
Thay đổi chu kỳ bán rã, số chu kỳ đã trôi qua và lượng nguyên tố con có sẵn ban đầu.
So sánh tuổi đã hiệu chỉnh lượng nguyên tố con ban đầu với tuổi bỏ qua lượng đó.
Nguyên tố mẹ bắt đầu với lượng kỳ vọng 64. Kết quả số được tính từ lượng kỳ vọng và được phân biệt với một ví dụ trong hình từng nguyên tử bên dưới. Đây không phải giá trị niên đại của đồng vị thực tế.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự quan sát biến đổi của niên đại phóng xạ
Để suy ra thời gian, cần phân biệt nguyên tố con sinh ra do phân rã với nguyên tố con có sẵn ban đầu. Nếu coi toàn bộ phần ban đầu là kết quả phân rã, tuổi tính được sẽ lớn hơn.
Trong hệ kín, lượng nguyên tố mẹ ban đầu kỳ vọng P₀ = 64, nguyên tố con ban đầu D₀ = 64 × tỉ lệ ban đầu đã chọn. Gọi s là số chu kỳ bán rã đã trôi qua, h là chu kỳ bán rã thì P = 64 × 2⁻ˢ, nguyên tố con sinh ra do phân rã là 64 − P, tổng nguyên tố con D = D₀ + 64 − P. Vì vậy, tổng nguyên tố mẹ và toàn bộ nguyên tố con được bảo toàn ở 64 + D₀. Tuổi đã hiệu chỉnh nguyên tố con ban đầu là h·log₂[1 + (D − D₀)/P], tuổi bỏ qua phần này là h·log₂(1 + D/P). Phép tính này dùng lượng kỳ vọng. Hình từng nguyên tử là một ví dụ có thời gian sống theo phân phối mũ, tạo từ hạt giống cố định công khai; không tuân theo quy tắc cứ mỗi chu kỳ bán rã lại phân rã chính xác một nửa. Xác suất phân rã trên đơn vị thời gian của mỗi nguyên tử còn tồn tại là không đổi; nguyên tố con ban đầu được hiển thị riêng với hình phân rã của từng nguyên tử mẹ. Giả định các điều kiện lý tưởng: không có nguyên tố mẹ hoặc con đi vào hay thất thoát ra ngoài và biết lượng nguyên tố con ban đầu. Với đá thực tế, cần xem xét hệ có duy trì kín từ khi khoáng vật hình thành hay không, thành phần ban đầu và hệ đồng vị; không dùng nguyên tố giả định này để đánh giá tuổi đá thực tế hay nguy cơ bức xạ.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Phân rã phóng xạ và xác định niên đại
Bài viết về phân hạch và nhiệt hạch bên dưới cung cấp kiến thức nền để hiểu phân rã hạt nhân và đồng vị. Bài viết không kiểm chứng phép tính niên đại giả định này hay tuổi của đá thực tế.
Đời sống·Kiến thức chung · Điều khiển phản hồi
Nếu điều khiển vừa thay đổi
dựa vào nhiệt độ nhận được trễ?
Thay đổi hệ số khuếch đại điều khiển, độ trễ đo, mục tiêu và thời gian.
So sánh nhiệt độ đến hiện tại với lệnh gia nhiệt, làm mát cho thời điểm tiếp theo.
Bắt đầu với chênh lệch 0 so với nhiệt độ môi trường; lệnh âm là làm mát chủ động. Trải nghiệm không tái hiện công tắc bật·tắt của máy sưởi thông thường hay cài đặt khuyến nghị cho thiết bị thực tế.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự quan sát biến đổi của điều khiển phản hồi
Phản ứng mạnh với giá trị nhận trễ có thể khiến hệ tiếp tục gia nhiệt dù đã vượt mục tiêu. Chỉ điều khiển tỉ lệ vẫn để lại sai lệch so với mục tiêu do nhiệt thất thoát ra môi trường.
Tính bằng chênh lệch chuẩn hóa x với nhiệt độ môi trường đặt là 0 và x₀ = 0. Mô hình nhiệt là x(k + 1) = 0.8x(k) + 0.2u(k), điều khiển là u(k) = hệ số khuếch đại × [mục tiêu − x(max(0, k − độ trễ))]. Giá trị đo trước thời điểm bắt đầu được đặt bằng 0; lệnh dương nghĩa là gia nhiệt, lệnh âm là làm mát chủ động. Lệnh ở bước cuối là lệnh dự định dùng cho bước tiếp theo chưa tính, được phân biệt với lịch sử nhiệt độ đến hiện tại. Ở cân bằng, x* = hệ số khuếch đại × mục tiêu/(1 + hệ số khuếch đại), cho thấy độ lệch của điều khiển tỉ lệ: vẫn còn sai lệch trạng thái ổn định so với mục tiêu. Giá trị cân bằng này là điểm bất động của phương trình, không bảo đảm mọi tổ hợp hệ số khuếch đại và độ trễ đều hội tụ về đó. Hình chỉ hiển thị lịch sử đến bước hiện tại đã chọn, đồng thời biểu thị riêng mục tiêu và cân bằng trên cùng thang chênh lệch nhiệt độ 0~5. Dù hệ số lớn và độ trễ gây vượt quá mục tiêu, dao động, một cửa sổ quan sát ngắn không chứng minh được tính ổn định dài hạn. Đây là thiết bị gia nhiệt và làm mát chủ động giả định, không dự đoán công tắc máy sưởi thực tế, công suất, vận hành an toàn hay khuyến nghị cài đặt.
Đọc thêm về nguyên lý · MIT: Cơ sở về phản hồi và điều khiển · MIT: Phản hồi và dao động trong thời gian rời rạc
Bài viết về máy sưởi thông minh bên dưới cung cấp kiến thức nền để hiểu mối liên hệ giữa cảm biến nhiệt độ và cơ cấu chấp hành. Bài viết không đề xuất hệ số khuếch đại điều khiển hay giá trị độ trễ giả định của trải nghiệm này.
Hóa học · Nhiệt dung và cân bằng nhiệt
Hai vật có nhiệt độ khác nhau,
sẽ cân bằng ở nhiệt độ nào?
Thay đổi khối lượng, nhiệt độ ban đầu của hai vật và nhiệt dung riêng giả định của A.
Cùng xem nhiệt độ cuối và nhiệt lượng hai vật trao đổi.
Nhiệt dung riêng của B được cố định ở 1 kJ/(kg·K). Nếu nhiệt dung, bằng nhiệt dung riêng nhân khối lượng, của hai vật bằng nhau thì dù khối lượng khác nhau, nhiệt độ cuối vẫn là trung bình của hai nhiệt độ ban đầu.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Sau khi tự thay đổi nhiệt dung
Nhiệt độ cân bằng không chỉ do khối lượng quyết định. Cần xem cả nhiệt dung của vật trao đổi nhiều nhiệt hơn với cùng mức chênh lệch nhiệt độ.
Nhiệt dung C = khối lượng × nhiệt dung riêng. Gọi nhiệt dung của hai vật là C_A, C_B thì nhiệt độ cuối T_f = (C_A·T_A + C_B·T_B)/(C_A + C_B). Nhiệt lượng mỗi vật nhận được là Q_A = C_A(T_f − T_A), Q_B = C_B(T_f − T_B), mang dấu dương khi nhận nhiệt và dấu âm khi mất nhiệt. Vì không trao đổi nhiệt với bên ngoài nên Q_A + Q_B = 0, và nhiệt độ cuối nằm giữa hai nhiệt độ ban đầu. Nhiệt truyền từ vật nóng hơn sang vật lạnh hơn; nếu nhiệt độ ban đầu bằng nhau thì nhiệt lượng truyền là 0. Độ chênh lệch nhiệt độ 1°C bằng 1K. Giả định hai vật ảo có nhiệt dung riêng không đổi và tiếp xúc nhiệt hoàn hảo, bỏ qua chuyển pha, phản ứng hóa học và thất thoát nhiệt ra ngoài. Đây không phải công thức dự đoán kết quả thí nghiệm trộn các chất thực tế hay nấu ăn.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Nhiệt dung riêng và phép đo nhiệt lượng
Bài viết dưới đây là tài liệu cơ bản giới thiệu bảo toàn năng lượng và cân bằng năng lượng trong quá trình hóa học. Hai vật và nhiệt dung riêng giả định trong trải nghiệm này không đại diện cho việc phối trộn vật liệu trong quy trình thực tế.
Vật lý · Nhiễu xạ qua lỗ tròn
Khi lỗ nhỏ hơn,
ánh sáng lan rộng hơn.
Thay đổi đường kính lỗ tròn, bước sóng ánh sáng và khoảng cách đến màn.
So sánh vòng tối thứ nhất và cường độ tương đối tại vị trí cách tâm.
Chuẩn hóa cường độ tại tâm của mỗi thiết lập về 1 để so sánh. Khi màn xa hơn, bán kính thực của vòng tăng lên, nhưng với cùng lỗ và bước sóng, độ rộng góc vẫn giữ nguyên.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi lỗ và bước sóng
Lỗ nhỏ khiến ánh sáng lan rộng hơn do nhiễu xạ thay vì tập trung hơn vào một điểm. Bước sóng dài cũng tạo ra vân rộng hơn với cùng một lỗ.
Đây là hình Airy lý tưởng do ánh sáng đơn sắc chiếu đều lên lỗ tròn tạo ra. Quy đổi đường kính D, bước sóng λ, khoảng cách màn z và khoảng cách từ tâm r về đơn vị m, đặt u = πDr/(λz), ta có cường độ tương đối I = [2J₁(u)/u]². J₁ là hàm Bessel bậc 1, và tại tâm u = 0 thì I = 1. Vòng tối thứ nhất xuất hiện tại nghiệm dương đầu tiên của J₁, u ≈ 3.831706. Góc tương ứng xấp xỉ 1.21967λ/D, bán kính trên màn bằng góc đó nhân với z, và diện tích hình tròn bên trong là πr². Vì đường cong của mỗi thiết lập đều được chuẩn hóa cường độ tâm về 1 nên không dùng để so sánh cường độ tuyệt đối hay tổng lượng ánh sáng tới. Sử dụng xấp xỉ nhiễu xạ trường xa, góc nhỏ cho ánh sáng đơn sắc đồng pha; không dự đoán toàn bộ độ sắc nét của máy ảnh thực tế hay các tổn hao quang học khác.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Lỗ tròn và độ rộng nhiễu xạ · MIT: Cường độ tương đối của hình Airy (PDF)
Bài viết dưới đây giúp so sánh với hiện tượng nhiễu xạ khi sóng biển lan quanh công trình. Trải nghiệm này xét ánh sáng đơn sắc và lỗ tròn, không phải mô hình tính độ lớn của sóng biển.
Kinh tế·Xã hội · Ghép cặp ổn định
Thứ tự ưu tiên của mỗi bên,
ghép đôi bằng cách tạm giữ đề nghị.
Thay đổi thứ tự ưu tiên của hai bên và bên đưa ra đề nghị trước.
Theo dõi từng bước đề nghị để xem vì sao cặp ghép được giữ lại hoặc thay đổi.
Các đối tượng giả định A·B·C ở một bên, X·Y·Z ở bên kia. Tất cả đều xếp hạng không đồng hạng; các cặp cải thiện so với cách ghép hiện tại vẫn được tính dù chưa được ghép.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự theo dõi trình tự đề nghị
Có thể tạm giữ đề nghị nhận được và đổi khi có đề nghị được ưu tiên hơn. Cuối cùng, không còn cặp khác mà cả hai đều thích nhau hơn đối tác hiện tại.
Đây là quy trình chấp nhận trì hoãn Gale–Shapley. Chọn đối tượng đầu tiên theo thứ tự tên trong số những người đề nghị chưa được ghép, rồi đề nghị với đối tượng chưa từng được đề nghị theo thứ tự ưu tiên của mình. Bên nhận tạm giữ đề nghị được ưu tiên nhất; khi có đề nghị được ưu tiên hơn, họ giải phóng người đề nghị trước đó. Người bị từ chối hoặc được giải phóng đề nghị với đối tượng tiếp theo, lặp lại cho đến khi tất cả được ghép. Hai đối tượng khác cặp cùng thích nhau hơn đối tác hiện tại được tính là một cặp cải thiện. Trạng thái chưa được ghép được xếp dưới mọi đối tác, nên số liệu trong quá trình biểu thị khả năng cải thiện của cách ghép chưa hoàn tất. Cách ghép hoàn tất ổn định nếu không có cặp như vậy. Tính ổn định không có nghĩa là tổng mức hài lòng cao nhất hay kết quả công bằng nhất. Khi hai bên có số lượng bằng nhau và thứ tự ưu tiên nghiêm ngặt, đầy đủ như ở đây, quy trình này tạo ra cách ghép ổn định có lợi nhất cho bên đề nghị. Khi đổi bộ ưu tiên hoặc hướng đề nghị, màn hình hiển thị lịch sử tính lại từ đầu theo điều kiện đó; không đánh giá giá trị hay mức độ phù hợp của người thật.
Đọc thêm về nguyên lý · MIT: Ghép cặp ổn định và chấp nhận trì hoãn (PDF)
Bài viết dưới đây giới thiệu cơ bản về lý thuyết trò chơi, trong đó lựa chọn của đối phương ảnh hưởng đến kết quả của mình. Quy trình đề nghị và điều kiện xếp hạng của ghép cặp ổn định được trình bày riêng trong trải nghiệm này.
Trái Đất·Vũ trụ · Tọa độ quay
Cùng một chuyển động thẳng,
hiện thành đường cong trên màn hình quay
Thay đổi tốc độ quay và tốc độ ban đầu, hướng, thời gian chuyển động của vật.
So sánh cùng một chuyển động trong hệ tọa độ không quay và hệ tọa độ quay.
Điểm xuất phát là (1, 0), hướng ban đầu 0° là sang phải. Chỉ thay đổi tốc độ quay sẽ cho góc nhìn khác về cùng quỹ đạo thẳng thực; thay đổi tốc độ hoặc hướng ban đầu của vật sẽ làm quỹ đạo thực thay đổi.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự xoay hệ tọa độ quan sát
Dù vật chuyển động thẳng trong hệ tọa độ quán tính, nó vẫn có vẻ đi cong trong hệ tọa độ quay. Để giải thích gia tốc trong hệ đó, cần xét cả số hạng Coriolis và số hạng ly tâm.
Vật không chịu ngoại lực chuyển động thẳng đều trong hệ tọa độ quán tính không quay theo r(t) = (1, 0) + vt. Tốc độ quay ω không đổi, tọa độ quay được tính bằng r′ = R(−ωt)r. R là phép biến đổi quay trong mặt phẳng. Vận tốc trong hệ tọa độ quay là v′ = R(−ωt)v − ω × r′; gia tốc là tổng số hạng Coriolis −2ω × v′ và số hạng ly tâm −ω × (ω × r′). Theo các thành phần phẳng, số hạng Coriolis là (2ωv′y, −2ωv′x), số hạng ly tâm là (ω²x′, ω²y′). Gia tốc trong hệ tọa độ quán tính bằng 0; hai số hạng xuất hiện để biểu diễn chuyển động trong hệ tọa độ quay, không phải do thực sự tác dụng thêm lực. Hai quỹ đạo dùng cùng thang độ dài và được hiển thị đến thời điểm đã chọn. Đây là mô hình tọa độ giả định của đĩa phẳng quay đều, không dự đoán gió, bão trên Trái Đất hay chuyển động khí quyển ở bán cầu cụ thể.
Đọc thêm về nguyên lý · MIT: Hệ quy chiếu quay
Bài viết dưới đây giới thiệu cơ bản về quán tính: duy trì chuyển động thẳng đều khi không có ngoại lực. Quỹ đạo nhìn từ hệ tọa độ quay và hai số hạng quán tính được trình bày riêng trong trải nghiệm này.
IT · Đường đi ngắn nhất
Dù chặng đầu rẻ,
tổng chi phí đến đích vẫn khác.
Thay đổi chi phí trên các mũi tên và đi từ S đến T.
So sánh đường rẻ nhất ngay trước mắt với đường có tổng chi phí nhỏ nhất.
Các chi phí còn lại là A → C = 8, B → C = 1, B → T = 9. Độ dài nét vẽ không liên quan đến chi phí; chỉ di chuyển theo chiều mũi tên.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi chi phí đường đi
Chặng đầu rẻ không có nghĩa là toàn bộ đường đi rẻ nhất. Phải cộng cả các chặng tiếp theo mới biết chi phí nhỏ nhất từ S đến T.
Tổng chi phí của đường đi là tổng chi phí các mũi tên đi qua. Mạng có hướng nhỏ này có bốn đường đi: S → A → T, S → A → C → T, S → B → T và S → B → C → T. Lựa chọn cục bộ chọn mũi tên tiếp theo rẻ nhất tại vị trí hiện tại; nếu chi phí bằng nhau thì chọn theo thứ tự tên đỉnh đến. Tổng chi phí nhỏ nhất được xác định bằng cách so sánh cả bốn đường đi. Nếu nhiều đường cùng đạt mức nhỏ nhất, hiển thị số đường và vẽ một đường đại diện theo thứ tự tên. Quy tắc lựa chọn cục bộ này khác với thuật toán Dijkstra. Đây là mô hình giáo dục dùng chi phí giả định dương, không dự đoán tình trạng mạng truyền thông hay thời gian giao thông thực tế.
Đọc thêm về nguyên lý · MIT: Đường đi ngắn nhất và tổng chi phí (PDF)
Bài viết dưới đây giới thiệu cơ bản về nút mạng, liên kết, bộ định tuyến và đường vòng. Cách tính tổng chi phí nhỏ nhất của bốn đường đi được trình bày riêng trong trải nghiệm này.
Toán học·Thống kê · Lặp lại và đo lường
Cùng một đường, khi bám sát hơn,
các khúc uốn dài hơn hiện ra.
Lặp lại việc tạo các khúc uốn tam giác nhỏ trên đoạn thẳng.
So sánh độ dài đo bằng cách bỏ qua đỉnh với độ dài đi theo mọi khúc uốn.
Nối các đỉnh theo một khoảng cách đếm đỉnh cố định, thay vì di chuyển thước có độ dài cố định. Ở bước thấp hơn, các khoảng cách đỉnh có thể chọn cũng ít hơn.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự đo theo các khúc uốn nhỏ
Đường đo bỏ qua nhiều đỉnh sẽ bỏ sót các khúc uốn nhỏ. Càng bám sát các đỉnh của cùng một đường cong, độ dài đo càng gần tổng độ dài các đoạn thẳng.
Đường cong Koch thay mỗi đoạn thẳng bằng bốn đoạn có độ dài bằng 1/3 độ dài ban đầu. Ở bước lặp n, số đoạn là 4ⁿ, độ dài mỗi đoạn là L/3ⁿ với L là độ dài ban đầu, và tổng độ dài là L(4/3)ⁿ. Đường đo nối các đỉnh được giữ lại sau mỗi 2ʳ đỉnh, cộng độ dài và tính cả điểm cuối cùng. Quy tắc này khác với phép đo bờ biển thực bằng cách di chuyển thước có độ dài cố định. Màn hình hiển thị đường gấp khúc hữu hạn từ bước 0~4, bản thân nó có số chiều là 1. log 4 / log 3 là số chiều của cấu trúc tự đồng dạng lặp vô hạn lý tưởng, không phải số chiều đo được trên màn hình hiện tại. Hai đường dùng cùng thang cm, không dự đoán độ dài hay số chiều của bờ biển thực.
Đọc thêm về nguyên lý · Brown: Độ dài và sự tăng trưởng của cấu trúc lặp · Wisconsin: Số chiều của cấu trúc tự đồng dạng
Sinh học·Môi trường · Đồng bộ nhịp
Đồng hồ chạy với chu kỳ khác,
liệu có thể đồng bộ theo tín hiệu?
Thay đổi chu kỳ đồng hồ bên trong và sự ghép nối với tín hiệu bên ngoài.
Quan sát độ lệch pha giữa hai nhịp tại cùng thời điểm mỗi ngày.
Chu kỳ bên ngoài cố định ở 24 giờ. Giờ pha là độ lệch góc giữa hai nhịp quy đổi thành thời gian, không phải giờ đi ngủ thực tế.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự quan sát sự khác biệt giữa hai đồng hồ
Nếu chu kỳ tự do khác nhau, độ lệch pha sẽ tích lũy. Khi tín hiệu đủ mạnh, mô hình có pha ổn định, nhưng chỉ điều kiện đó chưa đủ để khẳng định hai nhịp hiện đã đồng bộ.
Gọi φ là pha bên trong trừ pha bên ngoài của bộ dao động giả định. Tốc độ biến thiên pha là dφ/dt = Δ − K sin φ, với độ chênh do chu kỳ tự do là Δ = 2π(1/τ − 1/24). τ là chu kỳ tự do bên trong, K là hệ số ghép nối của mô hình. Pha ổn định tồn tại khi K > |Δ|; trường hợp biên bằng nhau không thuộc điều kiện ổn định nghiêm ngặt. Khi K = 0 và τ = 24, mọi pha được duy trì trung tính, khác với sự đồng bộ trong đó tín hiệu kéo độ lệch trở lại. Dù có điểm ổn định, đáp ứng quá độ vẫn cần thời gian; quỹ đạo đặc biệt bắt đầu đúng tại điểm không ổn định đối pha có thể đứng nguyên. Pha hiện tại được quy vòng để hiển thị từ −12 đến dưới +12, còn biến thiên tích lũy và đồ thị tính cả số vòng đã quay. Đây là mô hình pha đơn giản hiển thị trạng thái tại cùng thời điểm bên ngoài mỗi ngày và quỹ đạo quá khứ đến ngày đã chọn. K không phải độ sáng hay lượng thức ăn; mô hình không chỉ định giờ ngủ, giờ ăn hay đánh giá sức khỏe con người.
Đọc thêm về nguyên lý · Nghiên cứu gốc: Đồng bộ pha của nhịp sinh học
Bài viết dưới đây giới thiệu cơ bản về mối quan hệ giữa đồng hồ trung tâm, đồng hồ ngoại vi của cơ thể và tín hiệu môi trường. Không diễn giải các con số của mô hình giả định này thành lịch ăn hay ngủ.
Đời sống·Kiến thức chung · Chú ý có chọn lọc
Tạm bỏ qua nghĩa của chữ,
hãy chọn màu mực.
So sánh điều kiện từ và màu trùng nhau với điều kiện khác nhau.
Tự trả lời 9 câu để cảm nhận xung đột giữa đọc chữ và chọn màu.
Chọn màu mực của chữ, không phải màu mà từ biểu thị. Có thể trả lời bằng nút hoặc các phím 1·2·3.
Chọn điều kiện rồi bắt đầu.
Chỉ so sánh kết quả đã hoàn tất của từng điều kiện trong thời gian xem trang này. Đổi điều kiện sẽ hủy câu đang làm; đổi chuỗi hoặc đặt lại cũng xóa các kết quả so sánh.
Điều kiện trùng khớp · chưa có kết quả hoàn tất.
Điều kiện không trùng khớp · chưa có kết quả hoàn tất.
Tự trả lời và khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự bỏ qua từ và chọn màu
Việc đọc quen thuộc có thể xung đột với việc chọn màu mực. Quan sát cạnh nhau thời gian phản ứng đúng và số câu sai trong điều kiện trùng khớp và không trùng khớp.
Nghiên cứu gốc của Stroop xét nhiệm vụ bỏ qua từ và nói màu mực. Màn hình này là trải nghiệm giáo dục ngắn trả lời bằng nút, khác với bài kiểm tra phản hồi bằng giọng nói trong nghiên cứu gốc. Mỗi chuỗi hiển thị mực đỏ, xanh dương và xanh lá, mỗi màu ba lần. Sau khi nhấn bắt đầu và kích thích xuất hiện, đồng hồ của thiết bị đo thời gian đến phản hồi đầu tiên; sau đó bạn tự nhấn câu tiếp theo. Chỉ sắp xếp thời gian của các câu đúng để tính trung vị; nếu không có câu đúng thì không hiển thị thời gian. Câu sai được đếm riêng, không đổi thành thời gian 0 hay điểm phạt. Rời tab hoặc ẩn cửa sổ sẽ hủy trải nghiệm đang diễn ra. Thiết bị, độ trễ nhập liệu, khả năng nhìn màu, luyện tập và thứ tự điều kiện đều ảnh hưởng đến kết quả, nên không ép buộc điều kiện không trùng khớp luôn chậm hơn. Không diễn giải kết quả thành điểm trí thông minh, khả năng tập trung hay đánh giá lâm sàng. Thời gian phản hồi từng câu và kết quả so sánh không được gửi đi hay lưu trên thiết bị; chỉ trạng thái hoàn thành nhiệm vụ được ghi vào lịch sử trải nghiệm hiện có.
Đọc thêm về nguyên lý · Stroop: Nghiên cứu gốc về sự giao thoa giữa đọc và phản hồi màu
Bài viết dưới đây giới thiệu cơ bản về chú ý: chọn thông tin cần thiết và loại bỏ thông tin không cần thiết. Không dùng thời gian phản ứng trong trải nghiệm làm căn cứ đánh giá hiệu quả luyện tập hay tình trạng sức khỏe.
Hóa học · Điện lượng và sự tạo thành kim loại
Dù truyền cùng điện lượng,
lượng kim loại tạo thành vẫn khác.
Thay đổi dòng điện, thời gian cấp và ion kim loại.
Tìm mối quan hệ từ lượng electron đến số mol và khối lượng kim loại.
Đây là mô hình lý tưởng trong đó toàn bộ điện lượng cung cấp dùng để khử ion kim loại đã chọn. Với nhôm, giả định điều kiện điện phân thích hợp, không phải ví dụ mạ từ dung dịch nước.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi suy ra lượng kim loại từ lượng electron
Một ion đồng nhận hai electron, một ion bạc nhận một electron để trở thành kim loại. Dù cùng điện lượng, khối lượng tạo thành vẫn khác tùy số electron cần và khối lượng mol.
Khi cấp dòng điện I không đổi trong t giây, tổng điện lượng là Q = It. Chia cho hằng số Faraday F ≈ 96485.33212331001 C/mol, tức điện lượng của 1mol electron, sẽ được số mol electron Q/F. Gọi n là số electron cần cho một ion kim loại, số mol kim loại là Q/(nF), khối lượng bằng MQ/(nF), với M là khối lượng mol. Khối lượng mol đại diện của đồng, bạc và nhôm lần lượt là 63.546, 107.8682, 26.9815384 g/mol, và số electron cần là 2·1·3. F là tích của điện tích nguyên tố và hằng số Avogadro. Ba đường thẳng trong hình biểu diễn quan hệ khối lượng tạo thành lý tưởng với cùng điện lượng; điểm đã chọn là kết quả tính hiện tại. Nếu điện lượng cung cấp bằng 0 thì lượng electron và lượng kim loại đều bằng 0. Phép tính giả định ion kim loại đủ và hiệu suất dòng điện là 100%. Trong điện phân thực tế, các phản ứng khác, điện thế, chất điện li và trạng thái bề mặt cũng ảnh hưởng đến kết quả; điều này không có nghĩa là có thể mạ nhôm từ dung dịch nước.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Điện phân và lượng chất tạo thành · NIST: Các hằng số định nghĩa SI · CIAAW: Nguyên tử khối tiêu chuẩn
Bài viết điện hóa dưới đây trình bày tế bào điện phân, quan hệ lượng chất Faraday và cơ sở của mạ điện. Khi đọc, hãy phân biệt lượng tạo thành lý tưởng trong trải nghiệm với kết quả của quá trình mạ thực tế.
Vật lý · Ma sát nghỉ và ma sát trượt
Giới hạn trên và giá trị thực của lực ma sát,
khi nào bằng nhau, khi nào khác nhau?
Thay đổi độ dốc, hệ số ma sát, khối lượng và trạng thái chuyển động.
So sánh vật đứng yên với vật đang trượt xuống trong cùng điều kiện.
Lực ma sát nghỉ chỉ có độ lớn vừa đủ cần thiết và không thể vượt giới hạn trên. Nếu vật đang trượt, dùng lực ma sát trượt và hiển thị hướng gia tốc hiện tại.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi quan sát giá trị thực của lực ma sát
Lực ma sát của vật đứng yên không phải lúc nào cũng cực đại. Nó chỉ đủ để chống lại lực kéo xuống; khi vật đang trượt thì tính bằng hệ số khác.
Tang của góc nghiêng θ bằng độ cao/chiều dài ngang. Thành phần trọng lực dọc dốc là mg sin θ, phản lực pháp tuyến N là mg cos θ, dùng g = 9.80665 m/s². Giới hạn trên của ma sát nghỉ là μsN. Nếu ban đầu đứng yên và tan θ ≤ μs, lực ma sát thực tế bằng mg sin θ nên hợp lực bằng 0. Ngay cả khi đúng bằng giới hạn trên, vật vẫn có thể đứng yên trong mô hình lý tưởng này. Nếu dốc hơn, vật bắt đầu trượt; khi vật đã trượt xuống, cũng dùng lực ma sát trượt μkN. μk bằng μs nhân với tỉ lệ hệ số đã chọn. Khi đó, gia tốc xuống dốc là g(sin θ − μk cos θ). Nếu giá trị âm, đó là thời điểm vật đang đi xuống chậm dần, không có nghĩa là đã dừng hay đang đi lên. Hình biểu diễn ba lực: trọng lực, phản lực pháp tuyến và lực ma sát thực tế trên cùng thang đo. Thành phần trọng lực dọc dốc là kết quả phân tích trọng lực, không cộng thêm lực thứ tư riêng biệt. Đây là so sánh tức thời không tính vận tốc hay quỹ đạo, dùng mô hình ma sát tiếp xúc đơn giản.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Ma sát nghỉ và ma sát trượt
Bài viết cơ học cổ điển dưới đây giới thiệu cơ bản về quan hệ giữa hợp lực, khối lượng và gia tốc. Có thể đọc tiếp về hệ số ma sát trên mặt phẳng nghiêng và công thức giới hạn ma sát nghỉ trong tài liệu chính thức phía trên.
Kinh tế·Xã hội · Độc quyền và lượng giao dịch
Cùng nhu cầu và chi phí,
quy tắc bán làm đổi lượng giao dịch.
Thay đổi giá khởi điểm của đường cầu, độ dốc và chi phí biên.
So sánh lượng giao dịch, giá và phúc lợi giữa chuẩn cạnh tranh và độc quyền một giá.
Đây là thị trường giả định bỏ qua chi phí cố định, chi phí ngoại tác và phân biệt giá. Nếu lượng giao dịch bằng 0, không có bán hàng thực tế nên không hiển thị giá giao dịch; thặng dư và tổn thất phúc lợi đều được hiển thị bằng 0.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tự thay đổi cả lượng bán và giá
Khi bán cùng một giá, tăng lượng bán cũng làm giảm giá của phần hàng vốn đã bán. Vì vậy, doanh thu biên thấp hơn giá, và lượng giao dịch tối đa hóa lợi nhuận nhỏ hơn chuẩn cạnh tranh.
Hàm cầu ngược giả định là P = A − Bq, chi phí biên không đổi là c. Tổng doanh thu là Pq = Aq − Bq²; doanh thu biên tăng thêm khi bán thêm một đơn vị là MR = A − 2Bq. Ở chuẩn cạnh tranh, P = c nên qC = max(0, (A − c)/B); với độc quyền một giá, MR = c nên qM = qC/2. Nhà độc quyền tối đa hóa lợi nhuận, tức doanh thu trừ chi phí cq, thay vì chỉ tối đa hóa doanh thu. Thặng dư tiêu dùng là tam giác giữa mức sẵn lòng trả và giá; thặng dư sản xuất là hình chữ nhật giữa giá và chi phí. Vì không có chi phí cố định, thặng dư sản xuất trong mô hình này bằng lợi nhuận. Tổng hai thặng dư là tổng thặng dư; phần giảm so với tổng thặng dư ở chuẩn cạnh tranh là tổn thất phúc lợi. Tổn thất phúc lợi là lợi ích ròng của các giao dịch biến mất, có diện tích khác với thặng dư tiêu dùng. Nếu chi phí c bằng hoặc cao hơn giá khởi điểm A, cả hai quy tắc đều không có giao dịch nên không hiển thị giá bán thực tế. Đồ thị chỉ vẽ phần doanh thu biên nằm trong thang giá dương và biểu diễn diện tích thặng dư, tổn thất bằng tọa độ lượng và giá thực.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Tối đa hóa lợi nhuận độc quyền và phúc lợi
Bài viết kinh tế vi mô dưới đây giới thiệu cơ bản về phản ứng của cầu theo giá và khác biệt về quyền định giá giữa cạnh tranh và độc quyền. Có thể đọc tiếp cách tính chính xác doanh thu biên và tổn thất phúc lợi trong tài liệu chính thức phía trên.
Trái Đất·Vũ trụ · Chênh lệch lực hấp dẫn
Dù tất cả bị kéo cùng hướng,
độ chênh so với tâm vẫn khác.
Thay đổi cường độ hấp dẫn, khoảng cách của thiên thể bên ngoài và vị trí trên bề mặt.
Đọc cạnh nhau gia tốc hấp dẫn và gia tốc hấp dẫn chênh lệch sau khi trừ giá trị tại tâm Trái Đất.
Xét sự chênh lệch trọng lực bên ngoài giữa bề mặt và tâm trong hệ quy chiếu chuyển động theo tâm Trái Đất. Thiên thể bên ngoài là chất điểm; hình không thể hiện trọng lực của chính Trái Đất hay mực nước biển.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi so sánh với tâm Trái Đất
Phía gần bị kéo mạnh hơn tâm, còn phía đối diện bị kéo yếu hơn. Độ chênh so với tâm có thể hướng ra ngoài ở cả hai phía, nhưng trọng lực thực không đổi sang hướng ngược lại.
Sử dụng bán kính mô hình R = 1, tham số trọng lực μ của chất điểm bên ngoài và khoảng cách giữa hai tâm D. Đặt tâm tại (0, 0), thiên thể bên ngoài tại (D, 0), điểm trên bề mặt là p = (cos α, sin α), thì gia tốc trọng trường bên ngoài là g(p) = μ(D − x, −y)/[(D − x)² + y²]³ᐟ². Tâm bị kéo với g(0) = (μ/D², 0), và trọng lực vi sai giữa bề mặt với tâm là Δg = g(p) − g(0). Hình chiếu của Δg lên hướng ra ngoài bề mặt mang giá trị dương khi hướng ra ngoài, âm khi hướng vào trong. Ở phía đối diện, trọng lực bên ngoài vẫn hướng về thiên thể; sự chênh lệch do bị kéo yếu hơn tâm biểu hiện theo hướng ra ngoài. Hình phóng to bề mặt so sánh mười hai vị trí bằng cùng thang mũi tên. Khi thiên thể ở đủ xa, độ lớn đặc trưng của trọng lực vi sai gần đúng tỉ lệ nghịch với lập phương khoảng cách, cần phân biệt với quy luật nghịch đảo bình phương của chính trọng lực bên ngoài. Thủy triều thực còn chịu ảnh hưởng của bờ biển, đáy biển, sự tự quay, các thiên thể khác và phản ứng của đại dương. Hình này không dự đoán mực nước biển, thời điểm triều cao, triều thấp hay lịch thủy triều địa phương.
Đọc thêm về nguyên lý · NOAA: Trọng lực vi sai tạo ra thủy triều · OpenStax: Lực thủy triều và độ chênh so với tâm
IT · Lựa chọn không thể chia nhỏ
Dù chọn theo giá trị trên mỗi đơn vị khối lượng,
tổ hợp tốt nhất vẫn có thể khác.
Thay đổi giới hạn của ba lô, danh sách đồ và cách chọn.
So sánh cách xếp theo giá trị trên mỗi đơn vị khối lượng với tất cả tổ hợp có thể.
Mỗi món chỉ có một và không thể chia nhỏ để xếp. So sánh tổng giá trị giữa các tổ hợp không vượt giới hạn ba lô.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi so sánh món đồ tốt với tổ hợp tốt
Một món có giá trị trên mỗi đơn vị khối lượng cao có thể khiến phần chỗ còn lại khó sử dụng. Với đồ không thể chia nhỏ, ngoài thứ hạng từng món, tổ hợp xếp cùng nhau cũng quan trọng.
Bài toán ba lô 0/1 yêu cầu chọn xếp nguyên món hoặc bỏ món đó. Cách theo tỉ lệ xét các món có giá trị/khối lượng cao trước và xếp nếu còn đủ giới hạn. Nếu tỉ lệ bằng nhau, xét từ A trước. Cách tối ưu toàn cục so sánh tất cả 64 tổ hợp, kể cả ba lô rỗng, rồi chọn tổ hợp có giá trị lớn nhất trong giới hạn. Nếu nhiều tổ hợp cùng đạt giá trị tối đa, một trong số đó được hiển thị. Cách theo tỉ lệ không phải lúc nào cũng sai; với giới hạn 6 của danh sách B, cả hai cách đều đạt giá trị 16. Mô hình này khác với bài toán ba lô phân số, trong đó đồ có thể chia nhỏ.
Đọc thêm về nguyên lý · MIT: Bài toán ba lô 0/1 và các tổ hợp lựa chọn
Toán học·Thống kê · Số dư và chu kỳ
Hai lịch lặp lại,
chỉ trùng nhau khi vị trí bắt đầu cũng phù hợp.
Thay đổi cặp chu kỳ và số dư của mỗi chu kỳ.
Tìm thời điểm hai điều kiện cùng được thỏa mãn.
Tìm thời điểm mà t chia cho mỗi chu kỳ có số dư đã chỉ định. Dù có bội chung nhỏ nhất, hai lịch vẫn không bao giờ trùng nếu vị trí bắt đầu không phù hợp.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi xét cả chu kỳ lẫn số dư
Hai chu kỳ nguyên tố cùng nhau luôn có thời điểm cùng thỏa mãn, bất kể chọn số dư nào. Nếu có ước chung, hiệu hai số dư phải chia hết cho ước chung đó.
Hai điều kiện là t ≡ rA (mod m), t ≡ rB (mod n). Nếu hiệu hai số dư rB − rA chia hết cho ước chung lớn nhất g = gcd(m, n), hệ có nghiệm và từ nghiệm đầu tiên sẽ lại trùng sau mỗi bội chung nhỏ nhất mn/g. Nếu không, hệ không có nghiệm ở bất kỳ thời điểm nào. Bội chung nhỏ nhất trên màn hình là giá trị của chính hai chu kỳ, không có nghĩa là tồn tại khoảng trùng thực tế khi hệ vô nghiệm. Đồ thị bao gồm các thời điểm nguyên 0–70, kể cả hai đầu; nghiệm đầu tiên được tìm trong khoảng từ 0 đến dưới bội chung nhỏ nhất. Đây là mô hình chu kỳ nguyên, bỏ qua ngày lễ và lịch không đều của lịch thực tế.
Đọc thêm về nguyên lý · MIT: Định lý số dư Trung Hoa
Sinh học·Môi trường · Lây lan trong quần thể kín
Dù tỉ lệ lan truyền bằng nhau,
kết quả vẫn đổi khi nhóm có thể tiếp nhận giảm.
Thay đổi tỉ lệ lan truyền, rời trạng thái và lượng đang lan truyền ban đầu.
Quan sát sự thay đổi của ba nhóm khi nhóm có thể tiếp nhận giảm.
Quần thể giả định gồm 100 đơn vị, không có dòng vào từ bên ngoài. Số thập phân biểu thị đại lượng liên tục trong mô hình, không dự đoán số người, ngày tháng hay nguy cơ lây nhiễm thực tế.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi quan sát số đối tượng có thể tiếp nhận giảm dần
Chỉ hệ số lan truyền không quyết định sự tăng hay giảm. Khi lượng còn có thể tiếp nhận S giảm, tỉ lệ lan truyền hiệu dụng hiện tại cũng giảm, nên có thể xuất hiện giai đoạn lượng đang lan truyền giảm.
Mô hình SIR kín liên kết ba nhóm bằng dS/dt = −βSI/100, dI/dt = βSI/100 − γI, dR/dt = γI. Tổng luôn bằng 100, không có dòng vào mới, sinh thêm hay lan truyền trở lại. R là nhóm đã rời trạng thái lan truyền, không chỉ giới hạn ở nghĩa tất cả đã hồi phục. β/γ là tỉ lệ cơ sở, còn tỉ lệ hiệu dụng hiện tại là (β/γ)S/100. Khi I dương, nếu giá trị này lớn hơn 1 thì I tăng tại thời điểm đó, còn nhỏ hơn thì giảm. Nếu đúng bằng 1, chỉ có nghĩa tốc độ biến thiên tại thời điểm đó bằng 0, không có nghĩa sẽ luôn không đổi. Nếu ban đầu I = 0, lan truyền không xuất hiện dù tỉ lệ lớn. Thời gian và hệ số mô hình không phải dữ liệu lâm sàng của bệnh thực tế, không dùng để ước tính nguy cơ lây nhiễm cá nhân hay quy mô dịch.
Đọc thêm về nguyên lý · Duke: Các giả định và phương trình vi phân của SIR · Duke: Điều kiện tăng và phân tích mô hình
Đời sống·Kiến thức chung · Điểm mù của mắt
Giữa màn hình bạn nhìn và ảnh trong mắt,
có một khoảng trống nhỏ.
Thay đổi mắt dùng để quan sát và khoảng cách giữa các mục tiêu.
Trong mô hình chiếu riêng, hãy xem quan hệ giữa khoảng cách và vị trí ảnh trái, phải.
Nhẹ nhàng che mắt còn lại mà không ấn vào mắt, tiếp tục nhìn dấu cộng và từ từ thay đổi khoảng cách nhìn thực tế. Dừng nếu khó chịu; bạn có thể nhìn bằng cả hai mắt nếu muốn. Việc mục tiêu có biến mất hay không không ảnh hưởng đến điểm nhiệm vụ.
Đổi hướng mắt và các giá trị mô hình để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi phân biệt khoảng trống trong mắt với phép chiếu
Tại đĩa thị, nơi dây thần kinh thị giác đi ra khỏi võng mạc, không có tế bào cảm nhận ánh sáng nên hình thành điểm mù. Việc có nhìn thấy mục tiêu hay không phụ thuộc vào từng người, màn hình và khoảng cách nhìn.
Trường nhìn bên phải tạo ảnh trên phần võng mạc bên trái, còn trường nhìn bên trái tạo ảnh trên phần võng mạc bên phải. Mô hình chiếu lỗ kim lý tưởng bên dưới đặt khoảng cách đến mặt phẳng chiếu là 1 đơn vị tùy ý, thể hiện góc hướng arctan(a/d) và vị trí ảnh −a/d với khoảng cách ngang a và khoảng cách phía trước d. Đây không phải mô hình mắt tái hiện sự hội tụ, độ cong võng mạc hay vị trí và kích thước điểm mù của từng người. Góc và chiều dài trong mô hình không phải số đo góc nhìn của màn hình thực hay vị trí trên võng mạc, cũng không phải phép kiểm tra thị lực hoặc sức khỏe mắt. Bạn có thể hoàn thành nhiệm vụ bằng thao tác, bất kể kết quả quan sát.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Võng mạc và đĩa thị · Exploratorium: Cách quan sát điểm mù
Hóa học · Mức năng lượng electron và ánh sáng
Điều quan trọng hơn mức ban đầu
là độ chênh năng lượng khi chuyển xuống.
Thay đổi khoảng cách giữa hai mức và mức năng lượng tham chiếu của nguyên tử giả định.
So sánh bước sóng của một photon phát ra với tổng năng lượng của nhiều photon.
Đây là mô hình giả định cho phép một chuyển mức xuống giữa hai mức năng lượng. Khi cùng một chuyển mức xảy ra nhiều lần, các photon phát ra có cùng năng lượng.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi liên hệ các mức năng lượng với một photon
Dù nâng hai mức lên cùng một lượng, chênh lệch năng lượng khi chuyển xuống vẫn giữ nguyên. Tăng số photon làm tổng năng lượng tăng, nhưng bước sóng của mỗi photon không đổi.
Trong chuyển mức được phép, năng lượng của một photon là ΔE = E_trên − E_dưới = hf = hc/λ. Nếu có N photon của cùng ánh sáng, tổng năng lượng là NΔE. Sử dụng hằng số Planck h = 6.62607015 × 10⁻³⁴ J·s, tốc độ ánh sáng c = 299792458 m/s, 1eV = 1.602176634 × 10⁻¹⁹ J. Khoảng cách năng lượng càng lớn thì tần số càng cao và bước sóng càng ngắn. Hình thể hiện hai mức và một loại chuyển mức được phép. Vùng ánh sáng khả kiến được đánh dấu xấp xỉ 380–780nm; ranh giới có thể khác nhau tùy người. Nguyên tử thực có nhiều mức và các quy tắc chọn lọc, nên không phải mọi chuyển mức đều được phép. Đây không phải mô hình xác định màu ngọn lửa, loại nguyên tố, cường độ tương đối của các vạch phát xạ hay màu nhìn thấy trong thực tế.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Quang phổ nguyên tử và chuyển mức năng lượng · NIST: Các hằng số vật lý SI
Bài viết về phép thử ngọn lửa bên dưới trình bày thêm về chuyển mức năng lượng của electron kích thích, vạch phát xạ và cơ sở phân tích nguyên tố.
Vật lý · Bước sóng và tán xạ
Ngay cả với cùng những hạt nhỏ,
ánh sáng vẫn tán xạ khác nhau tùy bước sóng.
Thay đổi bước sóng của hai ánh sáng và hướng quan sát.
Phân biệt tác động của bước sóng và hướng trên các đường cong cường độ tán xạ dùng cùng thang đo.
Đây là tán xạ đơn đàn hồi của ánh sáng không phân cực trên các hạt giống nhau, nhỏ hơn rất nhiều so với bước sóng ánh sáng. Cường độ tới, số hạt, khoảng cách quan sát và độ phân cực hóa được giữ như nhau.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi thay đổi riêng bước sóng và hướng
Bước sóng ngắn tán xạ mạnh hơn. Tỉ số của hai ánh sáng so sánh ở cùng hướng do bước sóng quyết định, còn cường độ của từng ánh sáng thay đổi theo hướng quan sát.
Trong điều kiện này, cường độ tán xạ tỉ lệ với (1 + cos²θ)/λ⁴. Nếu lấy tán xạ hướng trước của ánh sáng 550nm bằng 1, cường độ tương đối là (550/λ)⁴ × (1 + cos²θ)/2. θ là góc giữa hướng truyền của ánh sáng tới và hướng quan sát. Cường độ ở hướng trước 0° và hướng sau 180° bằng nhau; ở hướng ngang 90°, cường độ bằng một nửa các giá trị đó. Khi chia A cho B ở cùng hướng, hệ số góc được triệt tiêu nên tỉ số cường độ là (λB/λA)⁴. Bán kính trong hình biểu thị cường độ tương đối, không phải quãng đường photon đi hay xác suất. Giá trị có thể vượt 1 nếu mạnh hơn mức chuẩn. Màu trời thực tế còn chịu tác động của phổ Mặt Trời, đường đi trong khí quyển, sự hấp thụ, tán xạ nhiều lần và độ nhạy của mắt, nên chỉ các đường cong này không dự đoán được màu thực tế.
Đọc thêm về nguyên lý · University of Texas: Tán xạ ánh sáng và phân bố góc · NOAA/NWS: Vì sao bầu trời xanh
Bài viết về tán xạ Rayleigh bên dưới trình bày thêm về tán xạ bước sóng ngắn và cơ sở của trời xanh, hoàng hôn đỏ.
Kinh tế·Xã hội · Đặt hàng và tồn kho
Khi đặt hàng ít thường xuyên hơn,
lượng hàng tồn chờ sử dụng tăng lên.
Thay đổi nhu cầu hằng năm, chi phí mỗi lần đặt hàng và chi phí lưu kho.
Xem tổng hai chi phí thay đổi thế nào theo lượng đặt mỗi lần.
Mô hình lặp lại với nhu cầu không đổi, bổ sung ngay khi tồn kho về 0, không thiếu hàng hay chiết khấu. Đơn giá mua không đổi nên được loại khỏi phép so sánh chi phí theo lượng đặt.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tách các chi phí đặt hàng lặp lại
Đặt nhiều mỗi lần làm giảm số lần đặt, giúp tiết kiệm chi phí đặt hàng. Đổi lại, tồn kho trung bình lớn hơn làm tăng chi phí lưu kho; tổng chi phí nhỏ nhất tại nơi hai chi phí bằng nhau.
Với nhu cầu hằng năm D, chi phí cố định mỗi lần K, chi phí lưu kho hằng năm cho mỗi sản phẩm H và lượng đặt Q, tần suất đặt trung bình năm là D/Q, tồn kho trung bình là Q/2. Vì vậy, chi phí liên quan hằng năm là DK/Q + HQ/2; lượng tối ưu trong mô hình liên tục là Q* = √(2DK/H), chi phí tối thiểu là √(2DKH). Tại điểm tối ưu, chi phí đặt hàng và lưu kho hằng năm bằng nhau. Nếu đặt bằng một nửa hoặc gấp đôi lượng tối ưu, tổng hai chi phí bằng 1.25 lần mức tối thiểu. Thanh điều chỉnh di chuyển theo bước 20 sản phẩm, nhưng giá trị tối ưu liên tục có thể nằm giữa các bước. D/Q là số thập phân biểu thị tần suất trung bình năm khi lặp lại lâu dài, không phải lịch đặt hàng với số lần nguyên trong một năm thực tế. Đồ thị so sánh ba đường cong trên cùng thang chi phí hằng năm được hiển thị mỗi lần. Đây là mô hình học tập bỏ qua biến động nhu cầu, thời gian giao hàng, giới hạn không gian và chiết khấu, không phải phép tính khuyến nghị lượng đặt cho doanh nghiệp thực tế.
Đọc thêm về nguyên lý · MIT: Quản lý tồn kho và lượng đặt hàng kinh tế
Bài viết về lượng đặt hàng kinh tế bên dưới giải thích trực tiếp mối quan hệ giữa chi phí đặt hàng, lưu kho và cùng công thức lượng tối ưu.
Trái Đất·Vũ trụ · Tán sắc sóng nước
Đỉnh sóng và nhóm sóng,
có tiến với cùng tốc độ không?
Thay đổi bước sóng và độ sâu nước, rồi xem quãng đường sau cùng một khoảng thời gian.
So sánh vận tốc pha của đỉnh sóng đang tiến với vận tốc nhóm của nhóm sóng dải hẹp.
Đây là sóng trọng lực bề mặt tuyến tính, biên độ nhỏ và độ sâu nước không đổi. Bỏ qua dòng chảy, sức căng bề mặt và độ nhớt; vận tốc nhóm không phải vận tốc di chuyển của toàn bộ các phần tử nước.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi so sánh sự truyền của đỉnh sóng và nhóm sóng
Khi nước nông so với bước sóng, hai vận tốc gần bằng nhau. Trong nước tương đối sâu, vận tốc nhóm của nhóm sóng dải hẹp tiến gần một nửa vận tốc pha của đỉnh sóng.
Với số sóng k = 2π/λ, độ sâu nước h và gia tốc trọng trường g = 9.80665 m/s², hệ thức tán sắc là ω² = gk tanh(kh). Vận tốc pha là cp = ω/k, vận tốc nhóm là cg = dω/dk = cp[1 + 2kh/sinh(2kh)]/2. Khi kh rất nhỏ, cả hai vận tốc tiến gần √(gh); khi kh rất lớn, vận tốc nhóm tiến gần một nửa vận tốc pha. Nông và sâu ở đây là quan hệ giữa bước sóng với độ sâu nước, không chỉ phân loại theo độ sâu. Sau cùng thời gian t, quãng đường truyền lần lượt là cp·t và cg·t; ở 0 giây, cả hai đều bằng 0. Chỉ thay đổi thời gian không làm thay đổi vận tốc. Vận tốc nhóm mô tả nhóm sóng trong dải tần hẹp và sự truyền năng lượng. Vì là mô hình biên độ nhỏ ở độ sâu không đổi, mô hình không dự đoán độ cao, thời điểm đến, ngập lụt hay nguy cơ hàng hải của sóng thần thực tế.
Đọc thêm về nguyên lý · MIT: Tán sắc và vận tốc nhóm của sóng trọng lực bề mặt · NOAA: Kiến thức cơ bản về sóng thần và sóng dài
Bài viết về sóng thần bên dưới là tài liệu cơ bản về quan hệ √(gh) và ảnh hưởng của độ sâu khi bước sóng dài hơn rất nhiều so với độ sâu nước. Bạn có thể đọc tiếp hệ thức tán sắc tổng quát và cách suy ra vận tốc nhóm trong tài liệu MIT ở trên.
IT · Xử lý song song và công việc tuần tự
Dù chia nhau cùng làm,
vẫn còn phần việc phải làm tuần tự.
Thay đổi tỉ lệ phần tuần tự và số lõi cho cùng một công việc.
So sánh thời gian giảm được khi thêm lõi với thời gian không thể rút ngắn.
Tổng khối lượng công việc được giữ cố định. Chỉ phần song song được chia đều; đây là giới hạn trên lý tưởng, bỏ qua chi phí giao tiếp và phân chia.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Phần tuần tự quyết định giới hạn tăng tốc
Công việc tuần tự không giảm khi tăng số lõi. Phần song song càng ngắn, ảnh hưởng của phần tuần tự còn lại càng lớn.
Đặt thời gian làm việc của một lõi là 1, tỉ lệ tuần tự là f và số lõi là N, thì thời gian cần là T = f + (1−f)/N, hệ số tăng tốc là 1/T. Hiệu suất trên mỗi lõi là hệ số tăng tốc/N. Nếu f lớn hơn 0, dù tăng số lõi vô hạn, hệ số tăng tốc chỉ tiến gần 1/f. Ký hiệu ∞ khi f=0 nghĩa là không có giới hạn trên lý tưởng hữu hạn; hệ số tăng tốc với N lõi hiện tại là N. Khi N=1 hoặc toàn bộ công việc là tuần tự, hệ số tăng tốc bằng 1. Tổng khối lượng công việc thực hiện luôn là 1, còn N×T là thời gian lõi được dành sẵn, bao gồm cả lõi đang chờ, khác với khối lượng công việc CPU thực sự thực hiện. Máy tính thực còn có chi phí phân chia, giao tiếp và bộ nhớ, nên đường cong này không bảo đảm hiệu năng phần cứng.
Đọc thêm về nguyên lý · LLNL: Điện toán song song và định luật Amdahl
Toán học·Thống kê · Quy tắc tiết lộ và xác suất
Khi thấy dê xuất hiện,
hãy xem cả cách cửa được mở.
Ban đầu chọn cửa số 1. Người dẫn mở các cửa khác, chỉ để lại một cửa.
So sánh quy tắc mở cửa của người dẫn biết đáp án và người dẫn chọn ngẫu nhiên.
Những trường hợp người dẫn ngẫu nhiên mở trúng giải thưởng được giữ màu xám và loại khỏi phép tính xác suất thắng. Không thêm điều kiện riêng về số cửa cụ thể đã được mở.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Xem cả quá trình tạo ra thông tin được công bố
Nếu người dẫn biết đáp án và luôn chỉ mở ra dê, mọi trường hợp chọn sai ban đầu đều dẫn đến chiến thắng khi đổi cửa. Nếu người dẫn mở mà không biết đáp án, cần chọn lại những trường hợp chỉ mở ra dê để tính.
Giải thưởng được giấu với xác suất đều sau N cửa, và ban đầu chọn cửa số 1. Người dẫn chỉ giữ đóng một cửa khác và mở N−2 cửa. Người dẫn biết đáp án không mở trúng giải thưởng; nếu lựa chọn ban đầu đúng, họ chọn đều ngẫu nhiên cửa khác sẽ giữ lại. Khi đó, xác suất thắng nếu giữ là 1/N, nếu đổi là (N−1)/N. Người dẫn không biết đáp án chọn ngẫu nhiên cửa giữ lại nên có thể mở trúng giải thưởng. Tỉ lệ trường hợp chỉ mở ra dê là 2/N; với điều kiện đó, xác suất thắng khi giữ và đổi đều là 1/2. Mỗi ô trong hình là một tổ hợp đồng xác suất giữa N vị trí giải thưởng và N−1 kết quả bốc thăm của người dẫn. Khi người dẫn biết đáp án buộc phải giữ một cửa xác định, kết quả bốc thăm không được dùng nên cùng kết quả xuất hiện ở nhiều ô. Đây là mô hình đếm chính xác mọi trường hợp, không phải chuỗi thắng ngắn trong thí nghiệm ngẫu nhiên.
Đọc thêm về nguyên lý · Jeffrey S. Rosenthal: Sự khác biệt giữa Monty Hall và mở cửa ngẫu nhiên
Đời sống·Kiến thức chung · Ghép hình và độ trong suốt
Khi xóa nền xanh lá,
quần áo màu tương tự có bị xóa không?
Thay đổi ngưỡng dung sai xóa màu và độ mềm của biên.
So sánh cạnh nhau ảnh gốc, mặt nạ độ trong suốt và ảnh ghép trên nền mới.
Mặt nạ đen có alpha 0, trắng có alpha 1. Vì chỉ phân biệt áo và nền bằng màu sắc, áo trùng màu khóa cũng bị xóa.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Chọn màu và ghép nền
Mở rộng dung sai có thể xóa thêm nền xanh lá nhưng cũng có thể làm mất màu tương tự trên chủ thể. Mặt nạ alpha quyết định giữ phần nào và giữ bao nhiêu, sau đó mới ghép nền mới.
Màu khóa là RGB(0,180,0). Khoảng cách màu d được lấy bằng giá trị lớn nhất trong các chênh lệch R·G·B giữa mỗi pixel và màu khóa. Nếu d không vượt dung sai t thì alpha α=0. Ngoài phạm vi đó, nếu độ rộng biên mềm s bằng 0 thì α=1; nếu s dương thì tính α=min(1,(d−t)/s). Phép ghép trên nền mới đục được tính cho từng kênh bằng α×ảnh gốc+(1−α)×nền mới. Alpha 0 chỉ hiển thị nền mới, 1 chỉ hiển thị ảnh gốc, còn các giá trị ở giữa cho tổng có trọng số của hai giá trị. Đây là mô hình học tập trộn trực tiếp các giá trị kênh RGB 8 bit và làm tròn ở bước cuối. Mô hình không tái hiện độ khác biệt màu theo cảm nhận, lượng ánh sáng thực hay thuật toán tách màu của phần mềm thương mại. Các biên phức tạp trong quay chụp thực tế như tóc và hiệu chỉnh lem màu được bỏ qua.
Đọc thêm về nguyên lý · Adobe: Mục đích và điều chỉnh hiệu ứng tách màu · W3C: Tính toán ghép alpha
Vật lý · Dòng chảy và áp suất
Dòng chảy nhanh hơn ở chỗ hẹp,
áp suất tĩnh thay đổi thế nào?
Thay đổi diện tích tiết diện, độ cao cửa ra và vận tốc dòng chảy ở cửa vào.
So sánh áp suất, vận tốc và độ cao trên cùng thang năng lượng.
Đây là dòng chảy ổn định, không nén được dọc cùng một đường dòng, không có ma sát, bơm hay tuabin. Điều kiện lý tưởng tại cửa vào được đặt là diện tích tiết diện 4cm², áp suất tuyệt đối 300kPa và độ cao 2m.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Năng lượng làm dòng chảy nhanh hơn đến từ đâu?
Ở cùng độ cao, cửa ra hẹp hơn làm vận tốc tăng theo phương trình liên tục và áp suất tĩnh giảm. Nếu độ cao cũng thay đổi, cần tính cả sự thay đổi thế năng.
Sử dụng chất lưu lý tưởng có khối lượng riêng ρ=1000kg/m³ và g=9.80665m/s². Từ phương trình liên tục Q=A₁v₁=A₂v₂, ta có v₂=v₁/(A₂/A₁). Phương trình Bernoulli trên cùng một đường dòng P/(ρg)+v²/(2g)+h=hằng số có nghĩa là tổng cột áp áp suất, cột áp vận tốc và cột áp cao độ được bảo toàn. Do đó P₂=P₁+ρ(v₁²−v₂²)/2−ρg(h₂−h₁). Bán kính hình tròn tỷ lệ với căn bậc hai của diện tích tiết diện, và mọi thanh cột áp đều dùng chung thang 0~36m. Cột áp không chỉ có nghĩa là độ cao thực của ống. Mỗi lần thay đổi, phép tính dùng điều kiện biên lý tưởng giữ nguyên vận tốc và áp suất đầu vào đã chỉ định; điều này không có nghĩa là lưu lượng của bơm vẫn giữ nguyên khi thay đổi tiết diện ống thực. Do bỏ qua tổn thất ma sát, sự nén và công bên ngoài, đây không phải công cụ tính để thiết kế đường ống thực hoặc dự đoán áp suất của hai dòng chảy không liên quan.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Phương trình Bernoulli và số hạng độ cao · NASA: Vận tốc dòng chảy và áp suất tĩnh · NASA: Diện tích tiết diện và bảo toàn khối lượng
Hóa học · Chưng cất và cân bằng cấu tử
Dù cùng bay hơi,
tỷ lệ trong pha hơi vẫn khác nhau.
Tách cân bằng một lần hỗn hợp giả định 100mol.
Thay đổi thành phần dòng cấp, độ bay hơi tương đối và tỷ phần tách thành hơi để so sánh độ tinh khiết và hiệu suất thu hồi.
Đây là cân bằng hai cấu tử lý tưởng với độ bay hơi tương đối không đổi. Tỷ phần hơi là điều kiện tách được đặt trước, không phải thông số điều chỉnh để xác định nhiệt lượng cấp, áp suất hay nhiệt độ thực.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Độ tinh khiết và lượng thu hồi là hai giá trị khác nhau
Cấu tử dễ bay hơi hơn có tỷ lệ cao hơn trong pha hơi. Nhưng khi tách nhiều hơi hơn, tỷ lệ trong pha hơi và lượng thu hồi từ dòng cấp thay đổi khác nhau.
Gọi phần mol cấu tử A trong dòng cấp là z, trong pha lỏng là x, trong pha hơi là y, và tỷ phần hơi trong tổng lượng là β. Với độ bay hơi tương đối α không đổi, y=αx/[1+(α−1)x], và cân bằng cấu tử là z=(1−β)x+βy. Tổng 100mol được chia thành pha lỏng L=100(1−β) và pha hơi V=100β; lượng A được cấp 100z bằng Lx+Vy. Hiệu suất thu hồi là Vy/(100z), nên không bằng độ tinh khiết hơi y. Khi α=1, x=y=z và không có hiệu quả phân tách. Đường cong dùng thang thành phần, còn các thanh bên dưới dùng chung thang lượng 0~100mol, không kéo dài hai pha thành các thanh có độ dài bằng nhau. Đây là mô hình lý tưởng của một bậc cân bằng, nên không dự đoán nhiệt độ sôi, phương pháp gia nhiệt, đẳng phí, hồi lưu hay hiệu suất tháp chưng cất của các chất thực.
Đọc thêm về nguyên lý · IChemE: Cân bằng lỏng–hơi, cân bằng tổng và cân bằng cấu tử · HKUST: Độ bay hơi tương đối và cơ sở chưng cất
Trong bài viết về chưng cất bên dưới, bạn có thể đọc tiếp về chênh lệch thành phần khi hai cấu tử cùng bay hơi và giới hạn của quá trình phân tách thực.
Sinh học·Môi trường · Liên kết và tái tổ hợp gen
Tổ hợp của hai gen,
khi nào được xác định độc lập?
Cùng xem xét hai locus gen giả định.
Thay đổi tần số tái tổ hợp và tổ hợp ở bố mẹ, rồi so sánh bốn tỷ lệ kỳ vọng trong phép lai phân tích.
Giả định phép lai phân tích giữa AaBb và ab/ab. Không có đột biến, chọn lọc hay khác biệt giới tính; các con số là giá trị kỳ vọng, không phải kết quả thí nghiệm ngẫu nhiên.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Hãy xem tổ hợp được truyền cùng nhau thay vì từng gen
Khi tần số tái tổ hợp thấp, các tổ hợp ở bố mẹ được truyền lại thường xuyên hơn. Đổi tổ hợp ở bố mẹ sẽ đổi tên các giao tử xuất hiện nhiều, nhưng tổng xác suất kiểu bố mẹ vẫn giữ nguyên.
Cá thể AaBb mang hai locus tạo ra các giao tử AB·Ab·aB·ab. Ở pha cùng chiều AB/ab, AB·ab là kiểu bố mẹ; ở pha đối chiều Ab/aB, Ab·aB là kiểu bố mẹ. Với tần số tái tổ hợp r, xác suất của mỗi kiểu bố mẹ là (1−r)/2, của mỗi kiểu tái tổ hợp là r/2, và tổng bốn xác suất bằng 1. Cá thể ab/ab dùng trong phép lai phân tích luôn cho giao tử ab, nên các con tương ứng là AaBb·Aabb·aaBb·aabb; mỗi giá trị kỳ vọng bằng số con×xác suất. Khi r=50%, mỗi tổ hợp chiếm 25%, tạo phân bố giống phân li độc lập. Tuy vậy, điều này không nhất thiết có nghĩa là chúng nằm trên các nhiễm sắc thể khác nhau hoặc không có liên kết vật lý. Ngay trên cùng một nhiễm sắc thể, các locus cách xa nhau cũng có thể có tần số tái tổ hợp quan sát được gần 50%. Không dùng tỷ lệ này để suy ra khoảng cách DNA thực, nguy cơ di truyền trong gia đình hay dự đoán bệnh.
Đọc thêm về nguyên lý · OpenStax: Liên kết gen, tái tổ hợp và bản đồ di truyền
Kinh tế·Xã hội · Tài nguyên chung và quy tắc sử dụng
Nguồn dự trữ dùng chung,
sẽ còn được bao lâu?
Bốn người lần lượt sử dụng nguồn dự trữ chung gồm 24 đơn vị.
Thay đổi lượng yêu cầu của A·B, số kỳ sử dụng và mức trần chung để xem lượng thực nhận và lượng còn lại.
Mỗi kỳ theo thứ tự A→B→C→D. C·D mỗi người yêu cầu 2 đơn vị. Dự trữ không tái tạo hay được hoàn trả; mỗi người chỉ thực nhận tối đa lượng còn lại.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Khi tách lượng yêu cầu khỏi lượng thực nhận
Những lượng nhỏ mỗi người nhận cũng làm giảm nguồn dự trữ chung khi tích lũy lại. Lượng yêu cầu bị cắt bởi mức trần và lượng không nhận được do cạn dự trữ có nguyên nhân khác nhau.
Dự trữ ban đầu là 24 đơn vị; mỗi kỳ, bốn người yêu cầu theo thứ tự A→B→C→D. Nếu có mức trần chung, mỗi yêu cầu được giới hạn ở tối đa 2 đơn vị, rồi so với dự trữ còn lại để xác định lượng thực nhận và trừ ngay. Lượng nhận tích lũy đến từng kỳ+lượng còn lại=24 luôn đúng. Ở kỳ 0, chưa ai nhận nên lượng còn lại là 24. Mọi yêu cầu chưa được đáp ứng đều bằng tổng lượng bị cắt bởi mức trần chung và lượng không nhận được do thiếu dự trữ. Mô hình giả định này không có tái tạo, nên mức trần chung cũng không bảo đảm duy trì vĩnh viễn và dự trữ có thể cạn. Thứ tự đến và lượng yêu cầu cũng ảnh hưởng đến phân phối. Mô hình không kết luận rằng mức trần luôn công bằng hoặc hiệu quả nhất, cũng không dự đoán tác động của chính sách thực hay lượng phục hồi của tài nguyên sinh thái.
Đọc thêm về nguyên lý · Tài liệu học thuật chính thức của giải Nobel: Tài nguyên chung và quy tắc sử dụng
Trong bài viết về tài nguyên chung bên dưới, bạn có thể đọc tiếp về tính cạnh tranh trong sử dụng, khai thác quá mức và cơ sở của các quy tắc quản lý do người dùng đặt ra.
Trái Đất·Vũ trụ · Khối khí và độ ổn định khí quyển
Không khí được đưa lên cao,
có nhẹ hơn môi trường xung quanh không?
So sánh riêng nhiệt độ của khối khí khô và không khí xung quanh.
Thay đổi nhiệt độ mặt đất, suất giảm nhiệt môi trường và độ cao dịch chuyển để xem hướng lực nổi ở cùng độ cao.
Giả định đường nhiệt độ tuyến tính, với khối khí khô giảm khoảng 9.8℃ mỗi 1km. Chỉ đánh giá lực nổi do chênh lệch nhiệt độ ở cùng áp suất và cùng loại khí lý tưởng.
Đổi các giá trị để khám phá nhiệm vụ hôm nay.
Chênh lệch ở cùng độ cao quan trọng hơn nhiệt độ ban đầu
Nếu khối khí được đưa lên lạnh hơn xung quanh, lực nổi sẽ có xu hướng đưa nó trở lại. Nghịch nhiệt là trường hợp ổn định, nhưng ngay cả khi không có nghịch nhiệt, không khí khô vẫn có thể ổn định.
Khối khí khô được đưa từ nhiệt độ mặt đất T₀ lên độ cao z(km) được so sánh bằng các đường nhiệt độ tuyến tính cho trước: khối khí Tₚ=T₀−9.8z và môi trường Tₑ=T₀−Γz. Với khí lý tưởng có cùng áp suất và thành phần, khối lượng riêng tỷ lệ nghịch với nhiệt độ tuyệt đối, nên gia tốc lực nổi trên một đơn vị khối lượng khối khí là b=g(TₚK/TₑK−1). g=9.80665m/s², và K là nhiệt độ tuyệt đối bằng ℃ cộng 273.15. Chênh lệch 1K bằng chênh lệch 1℃. Nếu suất giảm nhiệt môi trường Γ nhỏ hơn 9.8℃/km, mô hình khô này ổn định; bằng thì trung tính; lớn hơn thì bất ổn định. Vì vậy, khối khí khô vẫn ổn định ở 6.5℃/km; nghịch nhiệt với Γ âm là một ví dụ ổn định mạnh, khi môi trường càng lên càng ấm. Ở độ cao 0m, chênh lệch nhiệt độ và lực nổi bằng 0, nhưng phân loại độ ổn định theo suất giảm nhiệt vẫn giữ nguyên. Đây là phép so sánh giáo dục với suất giảm nhiệt cố định, không phải phép tính tích phân các phương trình vi phân đoạn nhiệt, thủy tĩnh thực hay quỹ đạo đi lên. Mô hình bỏ qua ngưng tụ, nhiệt ẩn, hòa trộn, gió và lực cản nên không dự đoán thời tiết thực hay nồng độ chất ô nhiễm.
Đọc thêm về nguyên lý · NWS: So sánh độ ổn định của môi trường và khối khí · NWS: Suất giảm nhiệt đoạn nhiệt khô · NWS: Nghịch nhiệt và lớp ổn định
Ngày mai, thêm một khám phá nhỏ
Những khám phá hôm nay dần tích lũy.
Trải nghiệm đã khám phá 0/128 · Nhiệm vụ hoàn thành hôm nay 0/128
Nhiệm vụ thay đổi hằng ngày theo giờ Hàn Quốc. Lịch sử được lưu trong trình duyệt trên thiết bị này.
Nếu thao tác hôm nay khơi dậy sự tò mò,
hãy đọc nội dung liên quan để làm sâu sắc thêm hiểu biết của riêng bạn.