Mô phỏng Lớp 11

Học sinh dựng một chi tiết từ khối cơ bản (khối hộp bo góc, trụ, lỗ khoét xuyên, mấu chìa) với kích thước bằng mm trong khung 3D xoay được, xem ba hình chiếu vuông góc, rồi cắt lớp như phần mềm slicer: chọn chiều dày lớp, mật độ infill, số lớp vỏ, bật support cho phần nhô quá 45°. Mô phỏng in từng lớp, ước tính thời gian in, chiều dài và khối lượng sợi nhựa PLA (1,24 g/cm³), chi phí vật liệu, biểu đồ đánh đổi độ bền – khối lượng – thời gian theo infill, và kết thúc bằng thẻ nghề kĩ thuật viên CAD, kĩ thuật viên in 3D.

Dây chuyền gồm nhiều trạm nối tiếp, mỗi trạm có thời gian gia công riêng; bấm Chạy để xem chi tiết chạy trên băng tải, ùn lại thành hàng chờ trước trạm chậm nhất (trạm nghẽn) còn các trạm khác phải chờ việc. Bấm vào một trạm rồi kéo thanh trượt để đổi thời gian gia công của trạm đó, hoặc lắp robot / thêm trạm song song cho trạm nghẽn và thấy nhịp sản xuất, năng suất giờ và sản lượng mỗi ca thay đổi ngay.

Biểu đồ bong bóng chuyển động cho 25 nước từ 1960 đến 2020: trục ngang là GDP bình quân đầu người (thang logarit), trục đứng là tuổi thọ; cỡ bong bóng là dân số, màu là châu lục. Đổi trục sang số con của một phụ nữ, tử vong trẻ em hoặc số năm đi học, kéo thanh năm hay bấm Chạy, chạm vào một nước để vẽ đường đi của nước đó. Hệ số tương quan và khoảng cách giữa nước cao nhất, thấp nhất cập nhật theo năm.

Theo chân một chiếc điện thoại thông minh qua các khâu của chuỗi cung ứng toàn cầu: khai thác khoáng sản (coban, lithium, đất hiếm), sản xuất linh kiện, lắp ráp, thiết kế – phần mềm và bán lẻ, trên bản đồ thế giới có các chuyến hàng chuyển động. Thanh giá trị cho thấy mỗi khâu nhận bao nhiêu phần giá bán (số liệu minh hoạ), thanh thời gian cho biết hàng mất bao nhiêu ngày từ mỏ tới cửa hàng. Học sinh đổi nơi lắp ráp, cách vận chuyển, thuế nhập khẩu và gây sự cố (cảng đóng cửa, đại dịch, mỏ ngừng) để xem ảnh hưởng tới chi phí, thời gian và phát thải CO₂.

Học sinh vào vai kĩ thuật viên bảo trì một dây chuyền băng tải có động cơ, băng tải, hai cảm biến quang, hộp đấu dây và bảng đèn báo PLC. Một lỗi ngẫu nhiên xuất hiện (cảm biến bị che bẩn, băng mòn trượt, ổ bi động cơ quá nhiệt, dây lỏng ở cầu đấu); học sinh đọc triệu chứng (mã lỗi, đèn báo, sản lượng, rung lắc), chọn bộ phận rồi đo bằng đồng hồ vạn năng, nhiệt kế hồng ngoại, máy đo rung, máy đo tốc độ, cắt điện khoá thẻ trước khi sửa, điều chỉnh hoặc thay chi tiết. Điểm tính bằng thời gian dừng máy và chi phí; phần cuối so sánh bảo trì phòng ngừa với sửa khi hỏng qua một năm mô phỏng và có thẻ hồ sơ nghề.

Chọn máy tiện hoặc máy phay rồi bấm Chạy để xem chuyển động chính (phôi quay ở máy tiện, dao quay ở máy phay) và chuyển động chạy dao đưa lưỡi cắt đi hết chiều dài chi tiết, phoi bay ra và lớp kim loại dày t bị hớt đi. Thanh trượt đổi tốc độ trục chính n, chiều sâu cắt t và lượng chạy dao s; màn hình hiện tốc độ cắt v = πDn/1000 và thời gian gia công một lượt chạy dao.

Quỹ đạo elip của một hành tinh quanh Mặt Trời với bán trục lớn a và tâm sai e chỉnh được. Các hình quạt tô màu ứng với những khoảng thời gian bằng nhau và có diện tích bằng nhau; hành tinh chạy nhanh ở cận nhật, chậm ở viễn nhật. Bảng số liệu thật của 8 hành tinh và sao chổi Halley kiểm chứng T²/a³ không đổi.

Chọn công thức phân tử C₄H₁₀, C₅H₁₂, C₆H₁₄ hoặc C₇H₁₆ để xem đủ các đồng phân cấu tạo (2, 3, 5, 9 chất) viết dạng công thức cấu tạo thu gọn hoặc công thức khung, có tô mạch chính và đánh số. Mỗi đồng phân kèm tên thay thế theo IUPAC, bậc carbon và nhiệt độ sôi thực; biểu đồ cho thấy mạch càng phân nhánh thì nhiệt độ sôi càng thấp.

Cắt dọc một xi lanh động cơ bốn kì: pít-tông, thanh truyền, trục khuỷu quay và hai xu-páp nạp – thải đóng mở đúng pha. Bấm Chạy để xem lần lượt bốn kì nạp, nén, cháy giãn nở, thải trong hai vòng quay trục khuỷu (720°), bugi đánh lửa (động cơ xăng) hoặc vòi phun phun nhiên liệu (động cơ diesel) ở cuối kì nén. Đồ thị công p–V vẽ theo thời gian thực; đổi vòng tua và tải để xem công suất và mô men thay đổi.

Sơ đồ truyền lực từ động cơ qua li hợp, hộp số, trục các đăng đến cầu chủ động và bánh xe: mỗi khâu quay với tốc độ khác nhau theo tỉ số truyền. Bấm Lên số / Về số, kéo bàn đạp ga và độ dốc mặt đường để xem lực kéo F_k = M_e·i_h·i_0·η/r_b, lực cản và gia tốc thay đổi; đồ thị lực kéo theo vận tốc cho cả 5 số cho thấy vì sao số thấp khoẻ mà chậm, số cao nhanh mà yếu.

Mẫu thử kim loại được kẹp trên máy kéo: kéo thanh trượt (hoặc bấm Kéo tự động) để tăng độ dãn, mẫu dài ra, thắt cổ chai rồi đứt. Đồ thị ứng suất σ = F/S₀ theo biến dạng ε = Δl/l₀ vẽ theo thời gian thực, đánh dấu giới hạn đàn hồi, giới hạn chảy σ_ch và giới hạn bền σ_b. Đổi vật liệu để so sánh thép CT38, thép C45, gang xám (giòn), hợp kim nhôm và đồng.

Chế độ dãy số: các điểm (n; uₙ) tiến về đường thẳng y = L, dải L ± ε kéo được cho thấy từ chỉ số N₀ trở đi mọi số hạng đều nằm trong dải. Chế độ hàm số: kéo điểm x tiến về x₀ từ hai phía, xem f(x) tiến về giới hạn trái/phải, nhận biết hàm gián đoạn hoặc không xác định tại x₀ và kết luận về tính liên tục.

Sinh một mẫu điểm kiểm tra thang 100 rồi ghép nhóm thành biểu đồ tần số. Học sinh đổi độ rộng nhóm, dạng phân phối, bấm vào từng cột để xem tần số và tần số tích luỹ; mô phỏng tính số trung bình, trung vị, mốt theo công thức ghép nhóm và so với giá trị tính từ số liệu gốc.

Kéo điểm chạy trên đường tròn lượng giác và xem sin, cos, tan của góc hiện ngay cùng đồ thị hàm số. Học sinh chuyển giữa độ và radian, quan sát dấu của các giá trị lượng giác theo từng góc phần tư. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Hình hộp ABCD.A'B'C'D' xoay được bằng chuột hoặc ngón tay. Ba điểm M ∈ AB, N ∈ AD, P ∈ CC' kéo được dọc cạnh; mô phỏng dựng thiết diện của hình hộp cắt bởi mặt phẳng (MNP), tô màu đa giác thiết diện và chỉ ra các cặp giao tuyến song song trên hai mặt đối diện.

Bình phản ứng chứa các phân tử N₂ và H₂; khi chạy, chúng va chạm và chuyển dần thành NH₃ cho tới khi đạt cân bằng. Kéo áp suất, nhiệt độ, tỉ lệ mol H₂ : N₂ và bật/tắt xúc tác sắt để thấy hiệu suất cân bằng và tốc độ đạt cân bằng thay đổi đúng theo nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier: tăng áp suất hoặc hạ nhiệt độ thì hiệu suất tăng, nhưng hạ nhiệt độ lại làm phản ứng chậm đi. Đồ thị hiệu suất theo áp suất vẽ tại nhiệt độ đang chọn.

Cộng dần các số hạng uₙ = u₁·qⁿ⁻¹ như những bước nhảy trên trục số (nghịch lí Zeno) và xem đồ thị tổng riêng Sₙ. Với |q| < 1, Sₙ tiến về S = u₁/(1 − q); với |q| ≥ 1 dãy tổng riêng phân kì. Kéo công bội q, số hạng đầu u₁, xem sai lệch |S − Sₙ| và số số hạng cần cộng.

Một nhóm công nghệ nhận dự án (ứng dụng cho trường, trang web thư viện hoặc nâng cấp phòng máy) gồm bảy việc cần các kĩ năng khác nhau: thiết kế giao diện, cơ sở dữ liệu, mạng và máy chủ, lập trình phía máy chủ, phân tích dữ liệu, kiểm tra bảo mật, hỗ trợ người dùng. Giao từng việc cho các thành viên có vai trò khác nhau và xem biểu đồ tiến độ: thời gian bằng khối lượng chia tốc độ theo mức kĩ năng, chất lượng phụ thuộc người làm, việc sau phải chờ việc trước. Mỗi vai trò có thẻ nghề: làm gì, kĩ năng chính và con đường học tập.

Một CPU thu nhỏ gồm PC, MAR, MDR, CIR, ACC, ALU và bộ điều khiển, nối với bộ nhớ 16 hoặc 32 ô qua bus địa chỉ, bus dữ liệu và bus điều khiển. Nạp chương trình mẫu viết bằng hợp ngữ đơn giản (LDA, ADD, SUB, STA, BRZ, BRP, BRA, OUT, HLT), đi từng nhịp xung để thấy dữ liệu chạy trên bus qua ba giai đoạn nạp, giải mã, thực hiện; đổi tốc độ xung nhịp và đếm số chu kì.

Nhỏ từng giọt HCl hoặc NaOH vào hai cốc: nước cất và dung dịch đệm (CH₃COOH/CH₃COO⁻, NH₄⁺/NH₃, H₂PO₄⁻/HPO₄²⁻ hoặc hệ đệm carbonate của máu) rồi so sánh pH. Kính phóng to và thanh lượng chất cho thấy dạng acid và dạng base của hệ đệm chuyển hoá cho nhau, công thức Henderson–Hasselbalch pH = pKa + lg([A⁻]/[HA]) và lúc hệ đệm hết khả năng đệm.

Đặt cạnh nhau hai cốc HCl và một acid yếu (CH₃COOH, HCOOH, HF hoặc HClO) cùng nồng độ. Kính phóng to cho thấy các phân tử phân li hết hay chỉ một phần, kèm độ điện li α, [H⁺], pH, độ dẫn điện (đèn sáng mạnh hay yếu) và tốc độ sủi bọt khi thả Mg. Pha loãng để thấy α của acid yếu tăng lên.

Bắn đạn theo phương ngang từ đỉnh một ngọn núi rất cao trên Trái Đất 3D. Chuyển động của đạn được tính bằng tích phân số với lực hấp dẫn tỉ lệ 1/r²: tốc độ nhỏ thì đạn rơi trở lại, khoảng 7,9 km/s (sát mặt đất) thì bay quỹ đạo tròn, lớn hơn thì quỹ đạo elip, từ 11,2 km/s trở lên thì thoát khỏi Trái Đất.

Hai nước A và B cùng làm vải và lúa mì với số giờ lao động khác nhau cho mỗi đơn vị hàng. Đường giới hạn khả năng sản xuất cho thấy mỗi nước tự làm được bao nhiêu; học sinh chọn tỉ lệ lao động cho từng mặt hàng, lượng xuất khẩu và tỉ lệ trao đổi, rồi so sánh sản lượng và tiêu dùng với khi tự cung tự cấp. Phân biệt lợi thế tuyệt đối và lợi thế so sánh, thêm chi phí vận chuyển hoặc thuế quan để thấy lợi ích thương mại giảm.

Vẽ hoặc sửa một đồ thị (đỉnh là vùng đất, cạnh là cây cầu) và xem ngay bậc của từng đỉnh, tổng bậc bằng hai lần số cạnh và kết luận theo số đỉnh bậc lẻ: có chu trình Euler, có đường đi Euler hay không có. Tự chạm từng cạnh để thử đi qua mỗi cạnh đúng một lần, hoặc cho thuật toán Fleury (tránh cầu) hay Hierholzer (ghép vòng) chạy từng bước để tìm đường.