Tại sao tháp Eiffel cao lên vào mỗi mùa hè?

Tháp Eiffel ban đầu được gọi là Tour de 300 mètres, tức là Tháp cao 300 m, tên gọi do các kỹ sư Maurice Koechlin và Émile Nougier đề xuất với Gustave Eiffel, người giám sát xây dựng tháp. Tuy nhiên, khi nhiệt độ tăng trong những tháng hè, tháp Eiffel còn cao hơn thiết kế ban đầu.

Tháp Eiffel được dựng lên tại Triển lãm Thế giới 1889 để kỷ niệm 100 năm Cách mạng Pháp. Eiffel đã chọn sắt rèn để xây dựng, vật liệu có thể chịu áp lực cao, cho phép xây dựng tháp lớn rất nhẹ và an toàn trước lực gió ngang. Bản thân tháp là cấu trúc lưới tam giác khổng lồ, toàn bộ cấu trúc tăng kích thước khi nhiệt độ vật liệu tăng. Tháp Eiffel chủ yếu trải qua sự giãn nở và co lại theo chiều dọc do thay đổi nhiệt độ, gọi là hiện tượng giãn nở nhiệt.

Sắt rèn được sử dụng để xây tháp Eiffel và các thành phần thép của nó có hệ số giãn nở khoảng 12x10⁻⁶ (°C)⁻¹, nghĩa là một thanh sắt dài một mét giãn nở thêm 12x10⁻⁶ mét khi nhiệt độ tăng thêm một độ, tương đương hơn chục micron, nhỏ hơn độ dày của sợi tóc người.

Tuy nhiên, có hai tham số khác cần xem xét là chiều dài của vật thể (tháp Eiffel cao 300 m) và dải nhiệt độ tại địa phương. Paris ghi nhận nhiệt độ tối thiểu mùa đông dưới -20⁰C và nhiệt độ tối đa mùa hè khoảng 40⁰C. Ngoài ra, kim loại có thể đạt nhiệt độ cao hơn nhiều dưới ánh nắng trực tiếp, thường vượt quá 60⁰C hoặc 70⁰C.

Nếu một thanh kim loại dài một mét giãn nở thêm 0,000012 mét khi nhiệt độ tăng một độ, thanh dài 100 m sẽ giãn nở thêm 0,12 m khi nhiệt độ tăng 100 độ. Thanh dài 300 m sẽ giãn nở gấp 3 lần là 0,36 m tức 36 cm, tạo ra khác biệt đáng chú ý.

Hơn nữa, mặt trời luôn chiếu sáng một trong các mặt của Eiffel, có nghĩa là một trong các mặt của nó phát triển nhiều hơn những mặt còn lại, gây ra một đường cong nhẹ trong tháp. Các chuyên gia ước tính tháp Eiffel thực sự cao hơn từ 12 đến 15 cm khi so sánh kích thước giữa những ngày mùa đông lạnh nhất với ngày nóng nhất của mùa hè. Vì vậy, ngoài là một địa danh và biểu tượng của Paris, tháp Eiffel còn là một nhiệt kế khổng lồ.

An Khang (Theo Conversation)