Mô phỏng Lớp 12

Chọn một cổng logic, bấm các công tắc đầu vào (0/1) và xem mức logic lan theo dây tới đèn đầu ra; bảng chân lí bên cạnh tô sáng đúng dòng đang xét, kèm biểu thức đại số Boole. Chế độ bộ cộng bán phần ghép cổng XOR và AND để tính tổng S và nhớ C của hai bit; nút Chạy tự động lần lượt duyệt mọi tổ hợp đầu vào.

Tủ điện trong nhà gồm aptomat tổng, aptomat chống dòng rò (RCCB 30 mA) và các aptomat nhánh cấp cho chiếu sáng, ổ cắm, điều hoà, bình nóng lạnh, bếp điện. Bấm vào từng nhánh để đóng – cắt và xem dòng điện I = P/(U·cosφ) của nhánh và của toàn nhà; bấm nút sự cố để gây quá tải, ngắn mạch hoặc rò điện qua người và quan sát aptomat nào tác động trước. Bấm Đóng lại để phục hồi cấp điện.

Điện năng từ nhà máy qua máy biến áp tăng áp, đường dây cao áp, máy biến áp hạ áp rồi tới hộ tiêu thụ. Bấm chọn cấp điện áp truyền tải 22 kV, 110 kV, 220 kV hay 500 kV và kéo chiều dài đường dây, tiết diện dây để thấy điện trở đường dây R = ρL/S, công suất hao phí ΔP = P²R/U² và hiệu suất truyền tải thay đổi; dây nóng đỏ khi hao phí lớn. Biểu đồ cột so sánh hao phí ở bốn cấp điện áp cho thấy vì sao phải truyền tải ở điện áp cao.

Ba mạch điện tử tương tự cơ bản trên cùng một màn hình: chỉnh lưu nửa chu kì một diode, chỉnh lưu cầu bốn diode và tầng khuếch đại dùng transistor. Đồ thị vẽ điện áp vào hình sin và điện áp ra sau chỉnh lưu; kéo điện dung tụ lọc để thấy điện áp một chiều bớt nhấp nhô, kéo điện trở tải để thấy độ nhấp nhô tăng khi dòng tải lớn. Ở chế độ khuếch đại, tăng hệ số khuếch đại hoặc biên độ tín hiệu vào quá mức thì tín hiệu ra bị xén (méo).

Nguồn xoay chiều u = U√2·sin(ωt) cấp cho tải thuần trở, tải R–L (động cơ, chấn lưu), tải R–C hoặc R–L–C nối tiếp. Đồ thị u(t) và i(t) chạy theo thời gian thực cho thấy dòng điện chậm pha sau điện áp ở tải cảm và sớm pha ở tải dung; giản đồ vectơ bên cạnh dựng U_R, U_L, U_C và góc lệch pha φ. Kéo thanh trượt R, L, C để thấy tổng trở Z, hệ số công suất cosφ và công suất tác dụng P = UIcosφ thay đổi, kể cả khi mạch cộng hưởng.

Học sinh vào vai thợ điện nhận phiếu công việc: đặt đèn, công tắc một chiều, hai công tắc hai chiều cho đèn cầu thang, ổ cắm và ổ cấp điện bếp lên bản vẽ mặt bằng; chọn tiết diện dây, dòng định mức aptomat, RCD 30 mA và dây nối đất cho bốn mạch (chiếu sáng, ổ cắm, ổ cắm bếp, bếp điện). Nút Kiểm tra lắp đặt chạy lần lượt các phép thử: đủ phiếu công việc, đảo chiều cầu thang, thông mạch dây PE, quá tải Ib ≤ In ≤ Iz, thử RCD và sụt áp; bản dự toán vật tư và giờ công cập nhật liên tục. Bật điện để thử công tắc, cắm tải và thấy aptomat nhảy; cuối cùng là thẻ hồ sơ nghề thợ điện.

Ngôi nhà có một cụm đèn chiếu sáng và một máy điều hoà: chọn đèn sợi đốt, đèn huỳnh quang compact hay đèn LED cho cùng độ sáng 800 lm, đặt số giờ dùng và nhiệt độ điều hoà rồi bấm Chạy để công tơ điện quay và cộng dồn điện năng trong 30 ngày. Màn hình hiện điện năng A = P·t, tiền điện tính theo biểu giá bậc thang và lượng CO₂ phát thải; biểu đồ cột so sánh ba loại đèn cho thấy đèn LED tiết kiệm bao nhiêu phần trăm.

Chọn glucose, fructose, saccharose, tinh bột hay cellulose: mô phỏng vẽ số mắt xích vòng tương ứng (một vòng, hai vòng nối nhau hay mạch dài) và cho biết chất đó thuộc loại monosaccharide, disaccharide hay polysaccharide. Chọn thuốc thử (dung dịch iodine, Cu(OH)₂, thuốc thử Tollens, dung dịch H₂SO₄ loãng đun nóng) rồi bấm Chạy để thấy đúng hiện tượng: màu xanh tím, dung dịch xanh lam, gương bạc, hoặc mạch bị cắt thành glucose. Sau khi thuỷ phân, có thể thử lại thuốc thử khác để thấy kết quả đổi hẳn.

Năm màn hình thí nghiệm về cảm ứng điện từ: nam châm thẳng với la bàn và đầu đo từ trường; đưa nam châm qua cuộn dây thu để làm bóng đèn sáng (thấy cả electron chạy trong mạch); nam châm điện đổi cực bằng nguồn một chiều hoặc xoay chiều; máy biến áp cho thấy tỉ số điện áp bằng tỉ số vòng dây khi hai cuộn ghép sát lõi; máy phát điện quay bằng dòng nước. Phỏng theo mô phỏng "Faraday's Electromagnetic Lab" và "Generator" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.

Dữ liệu hai lớp trên mặt phẳng hai đặc trưng (thời tiết và việc đi chơi, táo hay chanh, kết quả bài kiểm tra). Máy dựng cây quyết định bằng cách chọn ở mỗi nút câu hỏi "đặc trưng ≤ ngưỡng?" làm giảm tạp chất Gini hoặc entropy nhiều nhất, hoặc học sinh tự bấm để cắt vùng và xem trước mức giảm tạp chất. Mặt phẳng được chia thành các hình chữ nhật, cây hiện bên dưới; đổi độ sâu tối đa để so độ chính xác trên dữ liệu huấn luyện và dữ liệu kiểm tra, thấy rõ hiện tượng quá khớp.

Chùm tia X đi qua các lớp mô khác nhau: mô mềm hấp thụ ít, xương hấp thụ nhiều nên ảnh in lên phim có độ tương phản. Chỉnh điện áp ống phát, bề dày mô và loại mô để thấy định luật hấp thụ I = I₀·e^(−µx) quyết định chất lượng ảnh, cùng lí do phải cân nhắc liều chiếu cho bệnh nhân.

Nhóm phần mềm chạy một sprint Agile để làm ứng dụng câu lạc bộ cho trường: chọn user story từ backlog sao cho vừa năng lực nhóm, rồi mô phỏng từng ngày làm việc. Thẻ công việc đi qua các cột Cần làm, Đang làm, Kiểm thử, Xong; biểu đồ burndown cho thấy số điểm còn lại; lỗi sinh ra khi viết mã được kiểm thử phát hiện hoặc lọt tới người dùng. Cuối sprint là buổi review chấm mức hài lòng của khách hàng.

Bình mạ điện với anode là tấm kim loại mạ và cathode là vật cần mạ (chìa khoá hoặc thìa thép). Học sinh chọn kim loại mạ (Cu²⁺, Ag⁺, Ni²⁺), chỉnh cường độ dòng I và thời gian mạ; electron chạy trên dây, ion kim loại di chuyển về cathode và bám thành lớp mạ. Điện lượng Q = I·t, khối lượng kim loại bám vào m = I·t·M/(n·F) và bề dày lớp mạ cập nhật liên tục, đồ thị m theo t so sánh ba kim loại.

Ấm đun điện công suất P đun m kg nước đá từ −10 °C cho tới khi tan hết, sôi và hoá hơi hết. Nhiệt kế và đồng hồ bấm giây cho đồ thị T(t) có hai đoạn nằm ngang ở 0 °C và 100 °C. Từ thời gian của hai đoạn này học sinh tính λ = P·Δt/m và L = P·Δt/m, so với 3,34·10⁵ J/kg và 2,26·10⁶ J/kg và thấy ảnh hưởng của nhiệt hao phí.

Hệ trục Oxyz xoay được bằng chuột hoặc ngón tay với hai vectơ u và v có toạ độ cho trước. Mô phỏng vẽ hình hộp toạ độ của từng vectơ, hình bình hành tổng u + v, tính độ dài, tích vô hướng u·v = x₁x₂ + y₁y₂ + z₁z₂ và góc giữa hai vectơ; kéo các thanh toạ độ để thấy khi nào u ⊥ v hoặc cùng phương.

Nhiều quần thể cùng kích thước N, cùng tần số alen A ban đầu p₀; mỗi thế hệ, 2N alen của thế hệ con được rút ngẫu nhiên từ vốn gene của thế hệ trước (không chọn lọc, không đột biến). Đồ thị vẽ tần số alen của từng quần thể, phân bố p giữa các quần thể và độ dị hợp trung bình so với đường kì vọng H₀(1 − 1/2N)ᵗ. Học sinh đổi N, gây thắt cổ chai hoặc lập quần thể mới từ vài cá thể sáng lập để thấy alen bị cố định hoặc mất đi chỉ do ngẫu nhiên.

Nhúng thanh Mg, Zn, Fe, Cu hoặc Ag vào dung dịch CuSO₄, AgNO₃, FeSO₄ hoặc ZnSO₄. Học sinh dự đoán có phản ứng hay không dựa vào dãy thế điện cực chuẩn E°, rồi quan sát lớp kim loại bám trên thanh, màu dung dịch nhạt dần (Cu²⁺) và khối lượng thanh trên cân. Phương trình ion thu gọn, E°pin, Δm và bảng kết quả hiện kèm từng lần thử.

Dữ liệu huấn luyện gồm hai lớp điểm trên mặt phẳng hai đặc trưng. Học sinh kéo điểm mới (ngôi sao) đến vị trí bất kì: máy tính tìm k điểm gần nhất, đếm phiếu của từng lớp và gán nhãn cho điểm mới; vùng màu nền cho thấy ranh giới quyết định của mô hình. Thêm điểm huấn luyện bằng cách bấm, đổi k để thấy mô hình nhạy hay mượt hơn.

Chế độ xà phòng hoá: phân tử chất béo gồm khung glycerol và ba gốc acid béo bị ion OH⁻ cắt ở ba liên kết ester, tách thành ba phân tử muối xà phòng và một phân tử glycerol; tốc độ tăng rõ khi nâng nhiệt độ, kèm phương trình và khối lượng xà phòng thu được từ 1 mol chất béo. Chế độ giặt: giọt dầu bám trên vải, các phân tử xà phòng quay đuôi kị nước vào dầu và đầu ưa nước ra ngoài, tạo mixen rồi kéo giọt dầu rời khỏi vải.

Chế độ pin: hai điện cực kim loại trong dung dịch muối của chúng nối bằng cầu muối; electron chạy trên dây từ cực âm (kim loại có E° nhỏ hơn, bị oxi hoá, tan dần) sang cực dương (ion kim loại bị khử, bám thêm); vôn kế hiện sức điện động chuẩn E°pin = E°(+) − E°(−) tính từ bảng thế điện cực chuẩn. Chế độ điện phân: nguồn một chiều đẩy electron tới cathode, ion di chuyển về hai cực, sinh Cu, H₂, O₂, Cl₂, Na tuỳ dung dịch; khối lượng sản phẩm tính theo m = M·I·t/(n·F).

Dựng mạng 4–8 máy theo kiểu hình sao, đường trục, vòng, lưới đầy đủ hoặc lưới một phần rồi gửi gói tin giữa các máy. Cắt một cáp hoặc làm hỏng một máy, switch để xem máy nào mất kết nối; đếm số cáp cần dùng (lưới đầy đủ n(n − 1)/2), so sánh chi phí và độ bền trong bảng, và quan sát va chạm khi nhiều máy cùng phát trên đường trục chung.

Chế độ Dây dẫn: đoạn dây dài l mang dòng điện I đặt trong từ trường đều B hợp góc α, lực từ F = BIl·sinα xác định bằng quy tắc bàn tay trái; kéo để xoay dây và thấy F thay đổi. Chế độ Hạt: hạt tích điện (proton hoặc electron) bay vào từ trường vuông góc, lực Lorentz f = |q|vB làm hạt chuyển động tròn bán kính r = mv/(|q|B), chu kì T = 2πm/(|q|B).

Nhiều máy khách liên tục gửi yêu cầu HTTP tới một máy chủ. Yêu cầu nào trúng bộ nhớ đệm thì được trả lời ngay, còn lại phải xếp hàng chờ máy chủ xử lí lần lượt với thời gian phụ thuộc kích thước trang và băng thông. Học sinh tăng số người dùng để thấy hàng đợi dài ra và thời gian phản hồi tăng vọt khi vượt khả năng phục vụ, rồi tăng tỉ lệ đệm hoặc băng thông để hệ thống trở lại bình thường.

Chế độ dạng ion: kéo thanh pH từ 0 đến 14, công thức của amino acid đổi ngay theo — dạng cation ở môi trường acid, ion lưỡng cực ở gần điểm đẳng điện, anion ở môi trường base; thanh tỉ lệ các dạng và điện tích trung bình tính từ pKa thật, đồng thời phân tử dịch chuyển về cực âm hay cực dương trong điện trường và đứng yên đúng tại pI. Chế độ peptide: chọn số gốc rồi bấm Chạy để các amino acid nối lại bằng liên kết –CO–NH–, mỗi liên kết giải phóng một phân tử nước.