Kho mô phỏng mở

Một hecta rừng trồng được theo dõi trong 30 năm: cây lớn lên, trữ lượng gỗ tăng theo quy luật tăng trưởng của từng loài, độ che phủ và lượng CO₂ hấp thụ tăng theo. Học sinh chọn loài cây, mật độ trồng, kiểu khai thác (khai thác chọn, khai thác dần, khai thác trắng) và chu kì khai thác, bấm Chạy để xem đồ thị trữ lượng theo năm, hoặc bấm Khai thác ngay và Trồng lại. Mô phỏng so sánh sản lượng gỗ cộng dồn giữa khai thác bền vững và khai thác quá mức làm rừng suy thoái, đất bị xói mòn.

Mô hình cầu giàn thép bốn khoang với gối cố định một đầu và gối di động một đầu. Học sinh chọn kiểu giàn (Warren, Pratt, Howe), vật liệu, tiết diện thanh và đặt tải lên một nút bất kì của dàn dưới bằng cách bấm vào nút đó. Mô phỏng giải bài toán cân bằng nút để tính lực trong từng thanh, tô màu đỏ cho thanh chịu kéo và màu xanh cho thanh chịu nén, vẽ độ dày thanh theo độ lớn lực, tính ứng suất σ = F/A và so với ứng suất cho phép. Bấm Tăng tải dần để tìm tải trọng làm thanh đầu tiên bị phá hỏng.

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.

Một cây ăn quả lớn lên qua 12 năm trong vườn: học sinh chọn loại cây, cách nhân giống, lượng phân bón mỗi năm, có tỉa cành tạo tán hay không và mật độ trồng. Mô phỏng vẽ cây to dần, ra hoa rồi đậu quả từ năm cây bắt đầu cho thu hoạch (cây ghép, cây chiết cho quả sớm hơn cây gieo từ hạt) và dựng biểu đồ năng suất kg/cây và tấn/ha từng năm. Bấm vào cột của một năm để xem cây và công việc chăm sóc của năm đó.

Một luống cây trồng được theo dõi từ ngày gieo đến ngày thu hoạch: cây nảy mầm, lớn lên, ra hoa và tạo hạt hoặc quả theo đúng số ngày của từng loại cây. Học sinh đặt mức tưới nước và bón phân, chọn loại sâu bệnh xuất hiện, rồi trong lúc chạy có thể bấm Tưới nước, Bón thúc, Làm cỏ – vun xới và Phòng trừ sâu bệnh đúng lúc. Mô phỏng hiện độ ẩm đất, dinh dưỡng, mức hại của sâu bệnh, chiều cao cây theo ngày và năng suất thu hoạch tính bằng tấn trên hecta.

Hai bánh quay ăn khớp với nhau bằng dây đai, xích hoặc răng: bánh dẫn quay với tốc độ đặt trước, bánh bị dẫn quay theo với tốc độ tính từ tỉ số truyền i = n₁/n₂ = Z₂/Z₁. Học sinh đổi số răng (hoặc đường kính) hai bánh, đổi tốc độ bánh dẫn, mắc đai thẳng hay đai chéo, bấm Chạy để xem hai bánh quay đúng tỉ lệ và đúng chiều, hoặc kéo chuột trên bánh dẫn để quay tay từng chút một. Mô phỏng hiện công thức, tỉ số truyền, tốc độ bánh bị dẫn và cho biết bộ truyền đang tăng tốc hay giảm tốc.

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.

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.

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.

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.

Mạch gồm vi điều khiển, cảm biến ánh sáng, nút bấm, cảm biến nhiệt độ, một LED và một động cơ nhỏ. Chọn chương trình mẫu (đèn tự động theo ánh sáng, nhấp nháy theo chu kì, nút bấm bật tắt, quạt theo nhiệt độ) rồi kéo thanh trượt che sáng hoặc tăng nhiệt độ, bấm nút để xem vi điều khiển đọc đầu vào, so sánh với ngưỡng và xuất tín hiệu ra chân điều khiển. Sơ đồ khối chương trình tô sáng lệnh đang thực hiện và đồ thị dưới ghi lại trạng thái đầu ra theo thời gian.

Lát cắt từ bờ ra khơi cho thấy năm bộ phận của vùng biển nước ta tính từ đường cơ sở: nội thuỷ (phía trong đường cơ sở), lãnh hải rộng 12 hải lí, vùng tiếp giáp lãnh hải tới 24 hải lí, vùng đặc quyền kinh tế rộng 200 hải lí và thềm lục địa. Kéo con tàu ra xa hoặc kéo thanh khoảng cách để biết tàu đang ở vùng nào, khoảng cách quy ra ki-lô-mét và quyền của Việt Nam ở vùng đó. Bản đồ bên cạnh vẽ đường cơ sở, ranh giới các vùng biển cùng hai quần đảo Hoàng Sa và Trường Sa.

Bản đồ châu Á tự vẽ với hai trung tâm khí áp quyết định gió mùa: mùa đông là áp cao Xi-bia lạnh khô thổi ra biển, mùa hạ là áp thấp Nam Á – I-ran hút gió từ Ấn Độ Dương và Thái Bình Dương vào. Kéo thanh tháng hoặc bấm Chạy để xem mũi tên gió đổi chiều theo mùa; bấm vào một khu vực trên bản đồ (Nam Á, Đông Nam Á, Đông Á, Trung Á) để so biểu đồ lượng mưa 12 tháng và hiểu vì sao Nam Á, Đông Nam Á mưa rất lớn vào mùa hạ còn Trung Á nằm sâu trong nội địa thì khô hạn quanh năm.

Bản đồ châu Âu tự vẽ được tô theo bốn đới khí hậu: cực và cận cực, ôn đới hải dương ở phía tây, ôn đới lục địa ở phía đông và cận nhiệt Địa Trung Hải ở phía nam. Bấm vào một trạm khí tượng (Brét, Mát-xcơ-va, Rô-ma, Muốc-man) để xem biểu đồ nhiệt độ và lượng mưa 12 tháng của trạm đó; kéo thanh tháng hoặc bấm Chạy để thấy nhiệt độ toàn châu lục đổi theo mùa. Bật dòng biển nóng Bắc Đại Tây Dương để hiểu vì sao bờ tây châu Âu ấm và ẩm hơn hẳn nơi cùng vĩ độ ở phía đông.

Chọn tuyến cắt ngang Bắc Mỹ (khoảng 40°B) hoặc Nam Mỹ (khoảng 20°N) để thấy ba dải địa hình chạy theo chiều bắc – nam: núi cao ở phía tây (Coóc-đi-e, An-đét), đồng bằng ở giữa và núi già, sơn nguyên ở phía đông. Bấm Chạy để một khối không khí ẩm đi theo hướng gió: lên sườn đón gió thì lạnh đi và trút mưa, vượt đỉnh xuống sườn khuất gió thì khô và nóng lên, tạo ra hoang mạc ngay cạnh vùng mưa nhiều. Cột mưa dưới lát cắt cho biết lượng mưa tương đối từng nơi.

Bản đồ châu Phi tự vẽ cho thấy các đới khí hậu xếp gần như đối xứng qua Xích đạo: xích đạo ẩm ở giữa, cận xích đạo (xavan) hai bên, rồi nhiệt đới khô với hoang mạc Xa-ha-ra và Ca-la-ha-ri, ngoài cùng là cận nhiệt Địa Trung Hải. Kéo mũi tên vĩ độ trên bản đồ để đọc đới khí hậu và cảnh quan tương ứng. Bấm Chạy để mô phỏng vùng Xa-hen: đổi lượng mưa và mức chăn thả sẽ thấy độ che phủ thực vật và ranh giới hoang mạc dịch chuyển về phía nam (hoang mạc hoá) hay lùi lại khi được phục hồi.

Lát cắt ngang một châu thổ: lòng sông, bãi bồi, đồng ruộng và biển. Chọn sông Hồng hoặc sông Cửu Long rồi bấm Chạy để đi qua 12 tháng: mùa lũ mực nước sông dâng, phù sa được chuyển về; ở sông Hồng có hệ thống đê nên lũ bị chặn ngoài đê, phù sa chỉ bồi ở bãi ngoài đê còn trong đê thành ô trũng; ở sông Cửu Long lũ tràn đồng, bồi phù sa và mang lại tôm cá. Mùa khô, nước sông cạn nên nước biển lấn vào: kéo thanh mực nước biển dâng để thấy ranh giới mặn 4‰ tiến sâu thêm vào đất liền.

Bên trái: Trái Đất quay quanh Mặt Trời với trục nghiêng 23,5° không đổi hướng, kéo Trái Đất trên quỹ đạo để chọn ngày trong năm (xuân phân, hạ chí, thu phân, đông chí). Bên phải: Trái Đất tự quay quanh trục, nửa được chiếu sáng là ngày; kéo người quan sát lên xuống để đổi vĩ độ và thấy độ dài ngày, đêm, mùa ở hai bán cầu, vĩ độ Mặt Trời lên thiên đỉnh. Hiện giờ địa phương, múi giờ (15° một múi) và giờ GMT.

Biểu đồ miền cho thấy cơ cấu GDP nước ta theo ba khu vực kinh tế từ năm 1990 đến năm 2023: tỉ trọng nông nghiệp, lâm nghiệp và thuỷ sản giảm mạnh, công nghiệp – xây dựng và dịch vụ tăng lên. Kéo thanh năm hoặc bấm Chạy để đường chỉ năm chạy qua biểu đồ, hình tròn bên phải cập nhật tỉ trọng của đúng năm đó. Đổi sang chỉ tiêu cơ cấu lao động để thấy lao động chuyển dịch chậm hơn GDP: đến nay vẫn còn hơn một phần tư lao động làm nông nghiệp trong khi khu vực này chỉ tạo khoảng một phần tám GDP.

Một vùng đất có rừng, sông và thành phố. Bấm Chạy để dân số tăng theo từng năm: nhu cầu gỗ, đất ở, nước và năng lượng tăng theo nên rừng bị thu hẹp, không khí nhiều khí thải, nước sông bẩn dần — cảnh vật trên hình đổi ngay theo số liệu. Chọn một biện pháp bảo vệ (trồng rừng, xử lí và tiết kiệm nước, dùng năng lượng sạch) rồi so hai lần chạy để thấy tác động của con người tới thiên nhiên là có thể đảo ngược. Bấm vào rừng, sông hay thành phố trên hình để đọc giải thích.

Kéo thanh năm hoặc bấm Chạy để xem tháp dân số Việt Nam biến đổi từ năm 1999 đến dự báo năm 2059: đáy tháp thu hẹp lại vì tỉ lệ sinh giảm, thân tháp phình ra (cơ cấu dân số vàng) rồi đỉnh tháp mở rộng — nước ta đang <b>già hoá dân số</b>. Bên phải chọn chỉ tiêu để so sánh: mật độ dân số rất chênh lệch giữa sáu vùng (Đồng bằng sông Hồng đông nhất, Tây Nguyên thưa nhất), tỉ lệ dân thành thị tăng đều qua các năm, và tỉ lệ ba nhóm tuổi thay đổi theo thời gian.

Bên trái là phẫu diện đất đang hình thành theo thời gian: bấm Chạy để thấy tầng thảm mục, tầng mùn, tầng tích tụ dày dần trên lớp đá mẹ; đổi khí hậu, đá mẹ và độ dốc sẽ thấy vì sao đất đồi núi dốc thì mỏng còn đất phù sa, đất badan lại dày và màu mỡ. Bên phải là cột thảm thực vật theo vĩ độ (rừng mưa nhiệt đới, xavan, hoang mạc, rừng lá rộng, rừng lá kim, đài nguyên) và ngọn núi cho thấy thực vật cũng thay đổi theo độ cao đúng như khi đi từ xích đạo về cực. Kéo mũi tên vĩ độ hoặc bấm vào một tầng đất để xem giải thích.

Một đô thị nhìn từ trên xuống: lõi lịch sử ở giữa, các vành đai xây dựng lan dần ra ngoài theo các trục giao thông. Bấm Chạy để dân số tăng từng năm, thấy diện tích xây dựng, bán kính đô thị, mức ùn tắc và mức ô nhiễm thay đổi theo. Đổi tốc độ tăng dân số và chọn một hướng quy hoạch (để tự phát, giữ vành đai xanh, ưu tiên giao thông công cộng, phát triển đô thị vệ tinh) rồi so sánh: cùng số dân nhưng đô thị có quy hoạch thì đi lại thuận hơn, ít ô nhiễm và giữ được không gian xanh. Bấm vào bản đồ để xem từng vành đai.

Bản đồ Đông Nam Á tự vẽ từ toạ độ kinh vĩ độ gồm 11 quốc gia, phân biệt Đông Nam Á lục địa và Đông Nam Á hải đảo, có Biển Đông với quần đảo Hoàng Sa và Trường Sa của Việt Nam. Bấm vào một nước để xem diện tích, số dân, GDP và năm gia nhập ASEAN; đổi lớp dữ liệu và đổi năm 2000, 2010, 2022 để thấy quy mô dân số và kinh tế khu vực tăng nhanh. Học sinh nhận ra In-đô-nê-xi-a đông dân nhất, Xin-ga-po nhỏ nhất nhưng GDP bình quân đầu người cao nhất khu vực.