Đề tài Tìm hiểu về thủy triều

SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO NAM ĐỊNH
TRƯỜNG THPT A HẢI HẬU
*****************
VẬN DỤNG KIẾN THỨC LIÊN MÔN
GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ THỰC TIỄN
Đề tài: Tìm hiểu về thủy triều
Nam Định, tháng 1 năm 2013
THÔNG TIN VỀ NHÓM TÁC GIẢ
Sở Giáo dục & Đào tạo Nam Định
Trường THPT A Hải Hậu
Địa chỉ: Khu 6 – Thị trấn Yên Định, huyện Hải Hậu 
Điện thoại: 03503877089
Họ và tên học sinh:
	Nguyễn Thị Ngọc Diệu	Lớp 11B12
	Nguyễn Thị Dược	Lớp 11B12
	Phạm Thị Tươi	Lớp 11B12
VẬN DỤNG KIẾN THỨC LIÊN MÔN (ĐỊA LÝ, VẬT LÝ, LỊCH SỬ)
TÌM HIỂU VỀ THUỶ TRIỀU
1.Tên tình huống: Tìm hiểu về thuỷ triều 
2. Mục tiêu giải quyết tình huống
- Biết về hiện tượng thuỷ triều,nhật triều, triều cường.
- Khi nào có thuỷ triều?
- Giải thích hiện tượng thuỷ triều.
- Ảnh hưởng của thuỷ triều tới cuộc sống của con người.
- Chiến thắng Bạch Đằng trong lịch sử gắn liền với hiện tượng thuỷ triều.
3. Tổng quan về các nghiên cứu có liên quan đến tình huống 
- Thuỷ triều là một hiện tượng thiên nhiên thường xuyên gặp tại các bãi biển (Đồ Sơn,Sầm Sơn) thậm chí thuỷ triều còn xuất hiện trên cả đường phố của thành phố Hồ Chí Minh. Thuỷ triều có lợi hay có hại?
- Vận dụng kiến thức Vật lý để giải thích hiện tượng thuỷ triều.
- Truyền thống đánh giặc giữ nước và lòng tự hào dân tộc khi nhắc tới chiến thắng của Ngô Quyền trên sông Bạch Đằng.
4. Giải pháp giải quyết tình huống
- Quan sát thực tiễn.
5. Thuyết minh trên tiến trình giải quyết tình huống
Quá trình thực hiện:
a. Đặt vấn đề:
Tạo hoá đã ưu đãi cho đất nước Việt Nam có một bờ biển dài, phong cảnh thiên nhiên vừa hùng vĩ vừa nên thơ. Bờ biển dài tạo điều kiện để phát triển ngành công nghiệp không khói: du lịch.Bạn sẽ cảm thấy rất thú vị khi một mình đi lanh thang dưới bãi biển vào một buổi chiều đầy nắng và gió. Những cơn gió mang theo cái mát, cái vị mặn mòi của biển, mang theo những con sóng cứ lớp lớp vỗ bờ tung bọt trắng xoá. Thú vị hơn nữa khi bạn được ngắm nước biển dâng lên cao, dần dần nhấn chìm bãi cát rồi lại từ từ rút xuống để lại trên bãi cát những sinh vật biển tuy nhỏ bé nhưng cũng rất thú vị. Theo khoa học, đó là hiện tượng thuỷ triều. Vậy thuỷ triều là gì? Con người đã biết những gì về thuỷ triều? Đối với cuộc sống của con người thuỷ triều có ảnh hưởng như thế nào? Trong lịch sử đánh giặc giữ nước cha ông ta đã vận dụng hiện tượng thuỷ triều như thế nào?
b. Vận dụng các kiến thức về địa lý, vật lý, lịch sử giải quyết vấn đề đặt ra:
Thuỷ triều là hiện tượng nước biển, nước sông lên xuống trong một chu kỳ. Trong âm Hán - Việt, thuỷ có nghĩa là nước,còn triều là cường độ nước dâng lên và rút xuống.
Một số nới trên thế giới,cư dân vùng ven biển nhận biết có hai loại thuỷ triều: nhật triều và bán nhật triều.Nhật triều là một chu kỳ hay một ngày (khoảng 24 giờ 50 phút) có một lần triều lên và một lần triều xuống.Bán nhật triều là một chu kỳ có 2 lần triều lên và 2 lần triều xuống, những vùng chịu ảnh hưởng của loại triều này thường nằm ở vĩ tuyến gần xích đạo. Đôi khi, người ta còn phân biệt chế độ bán nhật triều đều và bán nhật triều không đều.
Phân loại: Trong thiên nhiên, người ta quan sát được hiện tượng dao động tuần hoàn của mực nước biển theo phương thẳng đứng, hiện tượng này được gọi là tuỷ triều. Nước dâng lên là triều dâng, nước rút xuống là triều rút. Trạng thái cao nhất của mực nước là nước lớn (triều cường), trạng thái thấp nhất của mực nước là nước ròng.Nhật triều là một ngày có một lần nước lên và một lần nước xuống (với chu kỳ 24h52 phút),ví dụ ngày 12/03/2010 tại điểm A thuỷ triều lên lúc 5h chiều thì ngày 13/03/2010 tại điểmA thuỷ triều sẽ lên lúc 5h52 phút.(Do trái đất quay quanh trục và mặt trăng lại quay quanh trái đất nên để đạt được vị trí lúc ban đầu phải cần mất 52 phút nữa => nên thời gian chênh lệch của thuỷ triều của ngày hôm trước và ngày hôm sau là 52 phút). Bán nhật triều là hiện tượng trong một ngày trăng (24 giờ 50 phút) có 2 lần nước lớn và 2 lần nước ròng. Biên độ của 2 lần nước lớn và 2 lần nước ròng gần như nhau.
Nguyên nhân của thuỷ triều là do thuỷ quyển có cấu hình dẹt nhưng bị kéo cao lên ở hai miền đối diện nhau tạo thành hình eliipsoid. Một đỉnh của eliipsoid nằm trực diện với mặt Trăng – là miền nước lớn thứ nhất, do lực hấp dẫn của mặt Trăng gây ra. Còn miền nước lớn thứ hai nằm đối diện với miền nước lớn thứ nhất qua tâm Trái Đất, do lực li tâm tại ra. Giữa hai nước lớn liên tiếp là nước ròng. Một khi vận tốc góc (tốc độ quay) của Quả Đất không đổi thì lực li tâm lớn nhất nằm ở nơi có bán kính quya lớn nhất khi đó là miền xích đạo của Trái Đất. Tuy nhiên bán kính quay chưa hẳn là bán kính Quả đất tại Xích đạo, là vì: Quả đất không hoàn toàn quay quanh trục đó,cũng như là Mặt Trang không hoàn toàn quay quanh trái đất, mà là: Hệ Quả Đất - Mặt Trăng quay xung quanh điểm trọng tâm của hệ này. Do khối lượng của Trái đất lớn hơn của Mặt trăng rất nhiều nên trọng tâm của hệ Trái đất - Mặt trăng nằm trong lòng Trái đất, trên đường nối tâm của chúng. Tóm lại: Trái đất cừa quay,vừa lắc. Thủy triều đạt cực đại khi mà cả Mặt trăng và Mặt trời cùng nằm về một phía so với Trái đất, và mức triều phía đối diện lúc đó sẽ xuống điểm cực tiểu.
Khái niệm thuỷ triều được mở rộng trong Vật lí dành cho chênh lệch lực tác động lên các vật thể nằm trong trường hấp dẫn không đều.
Giải thích
Từ thời cổ xưa, con người đã biết được mối quan hệ trực tiếp giữa dao động tuần hoàn thẳng đứng của mực nước biển và sự vận động tương hỗ giữa trái đất, mặt trời, mặt trăng. Năm 1967, định luật vạn vật hấp dẫn ra đời, giúp chứng minh được rằng thuỷ triều là hệ quả của sự tác động tương hỗ giữa trái đất - mặt trăng - mặt trời, giải thích được nguyên nhân và quy luật biến đổi phúc tạp của mặt trời. Để đơn giản, ta xem như bề mặt trái đất toàn là nước. Các lực tác động lên trái đất dưới sự ảnh hưởng của mặt trăng có thể chia làm 3 nhóm. Trong đó, nhóm 3 là nhóm gây các lực gây triều. Tại mỗi điểm của bề mặt trái đất,có các lực tác động sau:
Lực hấp dẫn vũ trụ:
Ta có công thức: 
Với :
F : Lực hấp dẫn (N)
G : Hằng số hấp dẫn 
R : Khoảng cách (mét)
khối lượng Trái đất kg, của Mặt trăng : kg
Mặt trời : Khối lượng bằng 330 000 lần Trái đất
Khoảng cách Đất - Trời : triÖu km, tõ §Êt – tr¨ng: triÖu km.
Lùc hÊp dÉn gi÷a Tr¸i ®Êt – MÆt tr¨ng : 
Lùc hÊp dÉn gi÷a Tr¸i ®Êt vµ MÆt trêi : 
Víi lµ khèi l­îng cña Tr¸i ®Êt, lµ khèi l­îng cña MÆt tr¨ng, lµ khèi l­îng cña MÆt trêi.
Tuy mặt, Khối lượng Mặt trời lớn hơn trái đất 333.000 lần nhưng vì khoảng cách giữa Trái đất - Mặt trăng nhỏ hơn giữa Trái đất - Mặt trời nên lực hấp dẫn tác động bởi mặt trăng lớn hơn lực hấp dẫn của Mặt trời gấp 2.5 lần.
Lực ly tâm : xuất hiện do trái đất quay quanh trục riêng của mình :
	Trong đó : W là vận tốc góc của trái đất là vĩ độ địa lý của điểm đã cho. Lực này không đổi về hướng về độ lớn nên chỉ góp phần làm triều dâng chứ không gây ra hoàn toàn hiện tượng thuỷ triều.
	Lực kéo của mặt trăng lên trái đất : lên mỗi điểm có khối lượng lad 1 đơn vị
	- Tại những điểm khác nhau của bề mặt trái đất mà lực có hướng khác nhau. 
	- Tại những điểm khác nhau của bề mặt trái đất độ lớn của lực này cũng thay đổi do khoảng cách thay đổi. 
	- Tại một thời điểm đã cho trên bề mặt trái đất, lực này thay đổi theo thời gian do chính sự quay của trái đất quanh trục riêng, sự chuyển động mặt trăng quanh trái đất làm thay đổi liên tục khoảng cách giữa hai chất điểm trên trái đất và mặt trăng.
	Lực li tâm của hệ thống trái đất - Mặt trăng - Mặt trời.
	Ta biết rằng, từ bài toán hai vật thể, ta có thể suy ra được rằng trái đất và mặt trăng thực chất xem như chuyển động quanh một tâm là 0 nằm giữa trái đất và mặt trăng do ảnh hưởng của lực hấp dẫn. Điểm 0 này cách tâm trái đất một khoảng cách là 4600km, cách bề mặt 1771.2km. Chính sự chuyển động quanh không quay này làm xuất hiện lực li tâm của hệ thống trái đất - Mặt trăng :
	- Lực này trong tất cả các điểm cắt của bề mặt trái đất đều bằng nhau và bằng lực li tâm xuất hiện trong tâm trái đất cũng như chuyển động này.
	Lực li tâm hệ thống có hướng từ mặt trăng và tác động lên tất cả các điểm của trái đất theo phương song song với đường nối tâm.
	- Lực này có độ lớn bằng với lực li tâm tại tâm trái đất nhưng có hướng ngược lại.
	- Tại cùng một thời điểm, tất các điểm đều chịu cùng một lực như nhau về độ lớn và hướng.
	Chiều cường thường xuất hiện ở đâu, xuất hiện khi nào ?
	Khi mặt trời nằm đối diện với xích đạo sẽ có các đợt triều cường phân mùa. Nhìn chung không phải cả năm, không phải chỉ có xích đạo mới có triều cường mà xung quang vĩ tuyến 45 nơi mà đa số chúng ta đang sống ở đó.Tại sao lại như thế ?
	Quy mô của những đợt triều còn phụ thuộc chiều quay của trái đất và các lực li tâm tác động về hứong xích đạo. Tại đây trái đất quay nhanh nhất và các lực hướng tâmcũng lớn nhất, nhưng hiệu quả của nó ta ít cảm nhận được vì ở xích đạo để tạo nên các đợt triều cường có lực hướng tâm đó phải nhấc được cả một khối nước. Vậy thì quá nặng. Tại Bắc cực, trái đất quay rất chậm ta có thể đi bộ nhanh hơn tốc độ quay của Trái đất các lực hướng tâm hầu như mất tác dụng,ở đó hầu như không có thuỷ triều. Tại nửa đường từ địa cực Bắc đến xích đao, tốc độ quay của Trái đất là 1000km/h, tại đây các lực hướng tâm làm trượt khối nước về phía xích đạo theo chiều có mặt trời và mặt trăng. Điều này đã tăng hiệu ứng triều cường. Chính tai đây nơi vĩ tuyến 45 những đợt triều cường mạnh nhất được hình thành. Các lực hút của mặt trăng hút nước của các đại dương, một gờ nước được hình thành nơi mặt trăng đi qua. Ở phía bên kia của Trái đất các lực hướng tâm cũng tạo ra một gờ nước thứ hai. Hai đợt thuỷ triều này xảy ra hàng ngày quanh trái đất và luôn hướng về mặt trăng trong vòng quay 28 ngày quanh trái đất.
	Ảnh hưỏng của thuỷ triều đối với cuộc sống của con người ?
	Ngày nay,khi những ảnh hưởng của nạn hâm nóng toàn cầu có thể nhìn thấy khắp nơi trên thế giới, hiện tượng khí hậu thay đổi đã trở thành mối quan tâm lớn cho mọi người, và việc đốt nhiên liệu hoá thạch như là than đá để phát điện là một nguyên nhân lớn gây khủng hoảng môi sinh. Máy phát điện đốt than sản xuất lượng than khí rất lớn. Chỉ riêng tai Hoa Kỳ mà thôi. 40% tổng số than khí thải là đến từ các nhà máy này. Tuy nhiên,vô số nguồn năng lực xanh bền vững không làm hại địa cầu hiện đang có sẵn. Một trong những kỹ thuật bền vững đó là ‘động lực thuỷ triều’ một tiến trình mà một số quốc gia đã phát triển hay áp dụng rồi. Ví dụ, công ty Phần Lan AW Energy gần đây chế tạo một thiết bị động lực thuỷ triều gọi là Waveroller (Máy cuộn sống) dựa vào năng lực của sóng ngầm dưới biển để tạo điện lực.
	Những bất lợi của thuỷ triều gây ra cho con người cũng không ít. Tại thành phố Hồ Chí Minh có những khi thuỷ triều dâng ngập đường phố, nước tràn vào nhà dân, gây ra nhiều khó khăn cho con người trong việc đi lại cũng như sinh hoạt.
	Truyền thống đánh giặc giữ nước và lòng tự hào dân tộc khi nhắc tới chiến thắng của Ngô Quyền trên sông Bặch Đằng.
	Trận Bạch Đằng năm 938 là trận đánh giữa quân dân Việt Nam - thời đó gọi là Tĩnh Hải quân và chưa có quốc hiệu chính thức – do Ngô Quyền lãnh đạo với quân Nam Hán trên sông Bạch Đằng. Kết quả, quân dân Việt Nam giành thắng lợi, nhờ có kế cắm cọc ở sông Bạch Đằng của Ngô Quyền. Trước chiến đấu dũng mãnh của quân dân Việt Nam, quá nửa quân Nam Hán bị chết đuối, và Hoàng tử Nam Hán là Lưu Hoằng Tháo cũng bị Ngô Quyền giết chết. Đây là một trận đánh quan trọng trong lịch sử Việt Nam. Nó đánh dấu cho việc chấm dứt hơn 1000 năm Bắc thuộc của Việt Nam, nối lại quốc thống cho dân tộc.
	Sau chiến thắng vang dội này, vị tướng Ngô Quyền lên ngôi vua, tái lập đất nước. Ông được xem làm một vị ‘vua của các vua’ trong lịch sử Việt Nam. Đại thắng trên sông Bạch Đằng đã khắc hoạ mưu lược và khả năng đánh trận của ông.
	Hoàn cảnh : Năm 1931 Dương Đình NGhệ đánh đuổi quan Nam Hán - Một trong 10 nước thời Ngũ đại Thập quốc nằm liền kề với Tĩnh Hải quân – dành lại quyền tự chủ cho người Việt ở Tĩnh Hải quân, tự xưng là Tiết độ sứ. Năm 1937, Đình Nghệ bị nha tướng Kiều Công Tiễn giết hại để cướp ngôi Tiết độ sứ. Con rể và là một tướng khác của Đình Nghệ là Ngô Quyền bèn tập hợp lực lượng ra đánh Công Tiễn để trị tội phản chủ. Công Tiễn sợ hãi, bèn sai người sang cầu cứu Nam Hán. Vua Nam Hán là Lưu Nghiễm nhân cơ hội đó bèn quyết định đánh Tĩnh Hải quân lần thứ hai. Lưu Nghiễm cho rằng Dương Đình Nghệ qua đời thì Tĩnh Hải quân không còn tướng giỏi. Bèn phong con trai thứ 9 là Lưu Hoằng Tháo làm ‘Bình Hải tướng quân’ và ‘Giao Chỉ vương’ , thống lĩnh thuỷ quân. 
	Năm 938, sau khi tập hợp các hào kiệt trong nước đứng về phía mình, Ngô Quyền mang quân từ Ái châu ra Bắc đánh Kiều Công Tiễn. Công Tiễn bị cô lập không chống nổi, trông chờ viện binh của Nam Hán. Vua Hán Lưu Nghiễm cho con là Vạn Vương Hoàng Tháo làm Tỉnh Hải quân Tiết độ sứ, đổi tướng phong là Giao Vương, đem hai vạn quân sang với danh nghĩa là cứu Công Tiễn. Lưu Nghiễm hỏi kế ở Sùng Văn hầu là Tiêu Ích.
	Vua Hán đang muốn hành quân nhanh để đánh chiếm lại Tĩnh Hải quân, nên không nghe theo kế của Tiêu Ích, sai Hoàng Tháo đem chiến thuyền theo sông Bạch Đằng mà vào. Lưu Nghiễmtự mình làm tướng, đóng ở Hải Môn để làm thanh viện. 
	Trong khi vua Hán đang điều quân thì Ngô Quyền đã tiến ra thành Đại La, giết chết Kiều Công Tiễn. Công Tiễn bị cô thế không đủ sức chống lại nên thành nhanh chóng bị hạ. Lúc đó quân Nam Hán vẫn chưa tiến vào tới biên giới.
Mượn cọc nhọn và thủy triều
Ngô Quyền cho quân sĩ đóng cọc có bịt sắt nhọn xuống lòng dòng sông Bạch Đằng. Khi thủy triều lên, bãi cọc không bị lộ. Ngô Quyền dự định nhử quân địch vào khu vực này khi thủy triều lên và đợi nước triều rút xuống cho thuyền địch mắc cạn mới giao chiến.
Vào một ngày cuối đông năm 938, trên sông Bặch Đằng, vùng cửa biển và hạ lưu, cả một đoàn binh thuyền do Hoằng Tháo chỉ huy vừa vượt biển tiến vào cửa ngõ Bặch Đằng.
Quân Nam Hán thấy quân Ngô Quyền chỉ có thuyền nhẹ, quân ít tưởng có thể ăn tươi, nuốt sống liền hùng hổ tiến vào. Ngô Quyền ra lệnh cho quân bỏ chạy lên thượng lưu. Đợi đến khi thủy triều xuống, ông hạ lệnh cho quân sĩ đổ ra đánh. Thủy chiến lớn của Nam Hán bị mắc cạn và lần lượt bị cọ đam thủng gần hết. Lúc đó ngô Quyền mới tung quân đánh dữ dội. Quân Nam Hán thua chạy, còn Lưu Hoằng Tháo bỏ mạng cùng với quá nửa quân sĩ.
Vua nam Hán đang cầm quân tiếp ứng đóng ở biên giới mà không kịp trở tay đối phó. Nghe tin Lưu Hoằng Tháo tử trận, Nghiễm kinh hoàng, đành “thương khóc thu nhặt quân còn lại mà rút lui” (Đại Việt sử ký toàn thư). Từ đó nhà Nam Hán bỏ hẳn mộng xâm lược Tĩnh Hải Quân. Lưu cung cũng than cái tên “Cung” của ông là xấu(1).
Năm 939, Ngô Quyền lên ngôi vua, xưng là Ngô Vương, lập ra nhà Ngô, đóng đô ở Cổ Loa (Đông Anh, Hà Nội ngày nay).
Sau này trong trận Bặch dằng, 1288, Trần Hưng Đạo đã vận dụng lối đánh này để đánh thắng quân Nguyên Mông.
Điều kiện thành công
Chiến thuật quân sự của Ngô Quyền rất độc đáo và đúng như nhận định của Lê Văn Hưu: “Mưu giỏi mà đánh cũng giỏi” hoặc “Mưu tài đánh giỏi” như trong Đại Việt Sử ký Toàn thư. Tuy nhiên, theo các nhà quân sự, việc áp dụng chiến thuật lấy cọ nhọn đâm thuyền địch muốn thành công cần có sự kết hợp chặt chẽ với một số mưu mẹo khác.
- Thứ nhất, phải dụ địch đến đúng bãi cọc đã đóng giăng bẫy khi thủy triều còn cao, bãi cọc chưa bị phát lộ.
- Thứ hai, phải nắm rất vững quy luật thủy triều theo từng giờ và tính toán thời điểm dể khi thuyền quân địch tới bãi cọc rồi, thủy triều mới rút, có như vậy thuyền địch mới bị mắc cạn và bị cọc đâm.
Chỉ khi có đủ hai điều kiện trên, mưu kế mới phát huy tác dụng. Nếu nước triều rút quá sớm so với dự định, bãi cọc sớm phát lộ, thuyền địch sẽ biết và tránh xa cảnh giác, như vậy mưu sẽ hỏng. Không những thế, rất có thể chính các thuyền phía quân mình sẽ bị vướng cọc, thành “gậy ông đạp lưng ông”.
Nếu nước triều rút quá muộn so với dự định, thuyền chiến của địch cứ thế vượt qua, không có trở ngại gì, coi như bãi cọc đóng xuống vô tác dụng. Đây chính là trường hợp mà các nhà quân sự Việt Nam ghi lại của trận Bặch Đằng, 981, quân Tống đã vượt qua bãi cọc để vào được đất liền mà không bị trở ngại (tuy nhiên sau đó vẫn mắc mưu Lê Hoàn và đại bại).
Vì vậy để mưu sự thành công, ngoài việc chuẩn bị cọc nhọn một cách bí mật và hoàn thành sớm, việc dụ địch đi theo đúng lộ trình mình muốn và đến vào thời điểm mình muốn mang ý nghĩa quyết định. Mưu sự thành công có thể quyết định toàn bộ cuộc chiến chỉ trong 1 buổi và Ngô Quyền đã thành công bởi mưu kế đọc đáo và tính toán, vận dụng chính xác quy luật của tự nhiên.
Người vận dụng mưu kế này là Trần Hưng Đạo trong trận Bặch Đằng, 1288 cũng biết cách kết hợp áp dụng chính xác như vậy nên lại lập đại quân phá quân Nguyên. Đời sau nghe chuyện dùng cọc đâm thuyền địch có vẻ dễ dàng, nhưng khi áp dụng cụ thể mới thấy không hoàn toàn dễ dàng để có thể thắng lợi như sử sách đã ghi. Không phải ngẫu nhiên mà cả Ngô Quyền và Trần Hưng Đạo đều được xem là danh tướng trong lịch sử Việt Nam. 
b. Tư liệu sử dụng: Sách giáo khoa Địa lý 10, Vật lý 10, một số website:  
Ứng dụng công nghệ thông tin: Sử dụng máy tính có kết nối mạng internet để tìm kiếm thông tin.
6. Ý nghĩa
- Cần phải có một bái cát dài, tránh việc xây dựng nhà cửa gần quá bờ biểm để tránh sóng biển phá hủy khi có thủy triều.
- Phát triển du lịch biển.
- Tự hào truyền thống đánh giặc, giữ nước, giáo dục thế hệ trẻ góp phần xây dựng và bảo vệ đất nước ; giữ vững vùng biển, vùng trời của Tổ quốc.