“Thiết bị ngăn nước tràn từ dưới cống lên nắp hố ga đường phố” - Một sáng tạo thiết thực

– Chỉ với vài vật liệu có sẵn, dễ tìm như: bóng cao su, phễu bằng coposite,… nguyên lý hoạt động đơn giản, dễ lắp đặt, sản phẩm “Thiết bị ngăn nước tràn từ dưới cống lên nắp hố ga đường phố” của học sinh Trường THPT chuyên Chu Văn An, thành phố Lạng Sơn tham dự cuộc thi Khoa học kỹ thuật cấp quốc gia 2021, đã được đánh giá cao và đạt giải nhì tại cuộc thi này.

Từ đầu năm 2020, nhóm học sinh Nguyễn Quang Hiếu, lớp 11B và Vũ Bảo Long, lớp 10 D2, Trường THPT chuyên Chu Văn An, thực hiện đề tài: “Thiết bị ngăn nước tràn từ cống lên nắp hố ga đường phố” do thầy Nguyễn Hùng Sơn hướng dẫn để tham dự cuộc thi khoa học kỹ thuật cấp tỉnh. Tại cuộc thi, sản phẩm được ban tổ chức đánh giá cao vì có tính ứng dụng vào thực tiễn và đạt giải nhất. Sau đó, sản phẩm tiếp tục được ban tổ chức, hội đồng sáng kiến khoa học kỹ thuật cấp tỉnh lựa chọn để tham dự cuộc thi khoa học kỹ thuật cấp quốc gia năm 2021 và đạt giải nhì.

Chia sẻ với chúng tôi về ý tưởng và kế hoạch triển khai thực hiện sản phẩm này, em Nguyễn Quang Hiếu, lớp 11B, Trường THPT chuyên Chu Văn An cho biết: Xuất phát từ thực tiễn, vào mùa mưa bão, sau những trận mưa to, nhiều tuyến đường phố không kịp thoát nước dẫn đến ngập úng cục bộ, gây nên chênh lệch mực nước giữa cửa thoát nước và mặt đường, dẫn đến nước bị đẩy ngược lại, trào lên mặt đường. Trên cơ sở kiến thức được học từ môn Vật lý, chúng em đã hình thành ý tưởng về chế tạo bộ sản phẩm ngăn nước tràn, và trình bày ý tưởng với giáo viên bộ môn, qua đó được thầy đồng tình, hướng dẫn thực hiện.

Các em học sinh đang tiến hành nghiên cứu và lắp đặt mô hình thiết bị ngăn nước tràn từ cống lên nắp hố ga đường phố tại thành phố Lạng Sơn

Đề tài được nhóm nghiên cứu dựa trên cơ sở khoa học lực nâng của nước tác động vào vật chìm trong nước, khi một phần diện tích mặt ngoài của vật thông với không khí, thì lực này tăng tỷ lệ thuận với độ sâu của nước tại vị trí đặt vật (F = pghs’ pgV – mg), với các vật liệu như: quả bóng bọc cao su, phễu có lỗ thoát nước tròn dạng mặt đới cầu làm bằng coposite, hệ thống thanh treo. Thiết bị được các em học sinh thử nghiệm khi có nước dâng lên, quả bóng được nước nâng đến đúng vị trí dưới lỗ thoát nước của phễu. Lực nâng của nước tác động vào quả bóng chìm trong nước, nhưng có một phần bề mặt thông với không khí qua ống nước, từ đó lực này tăng tỷ lệ thuận với chiều sâu tại nơi có quả bóng. Độ chênh lệch mực nước càng cao thì lực càng mạnh, nó ép quả bóng vào đáy phễu và ngăn không cho nước đi lên phía trên gây ngập úng.

Thầy Nguyễn Hùng Sơn, giáo viên hướng dẫn chia sẻ: Ý tưởng để giải quyết “bài toán” chống ngập bằng cách ngăn nước không tràn lên mặt đường, qua hố ga từ dưới cống lên là ý tưởng hoàn toàn mới, táo bạo và đặc biệt với chi phí thấp đem lại hiệu quả kinh tế lớn. Thiết kế rất đơn giản, hầu như ai cũng biết nhưng khi các em đặt ý tưởng thiết kế đúng chỗ thì “bài toán khó” bấy lâu lại được giải quyết dễ dàng.

Từ những nghiên cứu về lý thuyết và việc chế tạo thành công thiết bị thử nghiệm, đề tài đã đạt giải nhì quốc gia với những ưu việt như: thiết bị có cấu tạo đơn giản, làm việc hoàn toàn tự động. Chất liệu cao su của quả bóng và composite của phễu và thanh treo giúp thiết bị bền trong nước. Các thanh treo có kích thước nhỏ, khoảng cách giữa chúng lớn, nên thiết bị hầu như không ảnh hưởng tới quá trình thoát nước. Cấu trúc cơ học đơn giản giúp lắm đặt, vận hành, bảo trì, sửa chữa dễ dàng.

Thầy Bùi Văn Ngọc, Phó Hiệu trưởng Trường THPT chuyên Chu Văn An cho biết: Qua cuộc thi giúp các em học sinh trưởng thành hơn. Ý tưởng của các em rất sáng tạo, phù hợp với thực tiễn và đạt kết quả cao. Trong quá trình các em thực hiện đề tài này cũng gặp một số khó khăn về phần cơ khí để gia công, chế tạo thiết bị theo đúng ý đồ thiết kế. Với hỗ trợ của giáo viên hướng dẫn và sự giúp đỡ nhiệt tình của các bậc phụ huynh nên tác phẩm được hoàn thiện một cách tốt nhất. Thời gian tới, nhà trường tiếp tục tạo điều kiện để các em phát huy khả năng sáng tạo, tạo ra những sản phẩm có tác dụng thiết thực trong đời sống.

“Thiết bị ngăn nước tràn từ dưới cống nắp hố ga lên đường phố ” là một đề tài mang “hơi thở” cuộc sống, mang ý nghĩa thiết thực, có khả năng ứng dụng cao trong thực tiễn. Mong rằng trong tương lai, đề tài sẽ được các cơ quan chức năng quan tâm nhân rộng, giúp các tuyến đường thoát khỏi tình trạng ngập úng cục bộ khi mùa mưa bão đến.