Giáo sư Frank Fish, cũng như cái tên, ông vô cùng thích cá và đại dương. Ngoài ra, ông còn mê đắm những chú tỷ lệ kèo nhà cái bơi trên nước.

Là giáo sư sinh vật học, nghiên cứu của ông chủ yếu về động lực học của động vật. Năm 1994, giáo sư Frank đã công bố bài luận về hành vi bơi của tỷ lệ kèo nhà cái, nghiên cứu sự tiêu hao năng lượng khi bơi thành nhóm của loài tỷ lệ kèo nhà cái.

Song, nghiên cứu về hành vi bơi của tỷ lệ kèo nhà cái vẫn chưa kết thúc tại đó. Năm 2021, đội nghiên cứu của giáo sư người Trung Quốc, Nguyên Chí Minh, đã công bố luận văn mới về tỷ lệ kèo nhà cái bơi. Cả hai nghiên cứu này đều đoạt giải Ig Nobel vật lý.

Được biết, giải Ig Nobel là giải thưởng nhại lại giải Nobel, được trao tặng vào đầu mùa thu hàng năm - gần với thời gian mà giải Nobel chính thức được công bố – cho 10 thành tựu mà "đầu tiên làm con người cười, sau đó làm họ suy nghĩ". Mục đích chính của giải là tạo không khí vui vẻ nhằm khuyến khích nghiên cứu.

tỷ lệ kèo nhà cái bơi rốt cuộc có sức hấp dẫn gì mà lại khiến nhiều nhà nghiên cứu mê đắm đến vậy?

tỷ lệ kèo nhà cái bơi “cưỡi sóng lướt gió”

Những ai từng quan sát vịt bơi chắc hẳn vài lần bắt gặp cảnh vịt mẹ bơi trước và đàn tỷ lệ kèo nhà cái bơi sau, xếp thành đội hình hàng dọc thẳng thớm nối đuôi. Đây không phải ngẫu nhiên, mà chính là đội hình phối hợp khi bơi của loài vịt.

Nguyên nhân khiến tỷ lệ kèo nhà cái thích bơi theo hàng vẫn còn đang trong quá trình nghiên cứu. Nhưng lợi ích của việc bơi theo đội hình này đang dần được khám phá. Đó chính là tiết kiệm sức.

Trong quá trình nghiên cứu, Frank đã huấn luyện vài chú tỷ lệ kèo nhà cái trời một ngày tuổi, khiến chúng có thể bơi thành hàng theo một con tỷ lệ kèo nhà cái cái. Tiếp theo, nhóm nghiên cứu thực hiện các thí nghiệm đối với sự sinh trưởng của đàn con trong ngày thứ 3, ngày thứ 7 và ngày thứ 14.

Trong kết quả đo lường trao đổi chất của đàn vịt, tần suất hoạt động tăng lên nhưng năng lượng tiêu hao của mỗi chú tỷ lệ kèo nhà cái đều giảm. Thí nghiệm này đã chứng minh tính đúng đắn của nguyên nhân bơi thành hàng của đàn vịt trên góc độ trao đổi chất.

Mà nguyên nhân phía sau của "tiết kiệm sức" chính là sóng.

Nhóm nghiên cứu của giáo sư Nguyên Chí Minh đã tập trung quan sát hành vi bơi của tỷ lệ kèo nhà cái trong 7 năm, đồng thời thiết lập nên mô hình số học tương quan, phát hiện bí mật về dao động sóng khi tỷ lệ kèo nhà cái bơi.

Trong “đội hình một hàng”, khi tỷ lệ kèo nhà cái ở vị trí thích hợp nhất phía sau vịt mẹ thì lực cản của sóng lúc này sẽ trở thành “dương” - hướng của lực cản cùng chiều với hướng bơi của tỷ lệ kèo nhà cái. Tại thời điểm này pha của sóng được hiển thị trong hình (d) trên.

Nói cách khác, lực cản lúc này trở thành lực đẩy từ sau ra trước, đẩy tỷ lệ kèo nhà cái “cưỡi sóng lướt gió”, giúp chúng bơi một cách thong dong nhẹ nhàng. Tinh vi hơn, tình huống này có thể được duy trì bởi những chú tỷ lệ kèo nhà cái trong đội hình. tỷ lệ kèo nhà cái thứ nhất và tỷ lệ kèo nhà cái thứ hai phía sau vịt mẹ đều được đẩy để chúng có thể bơi về phía trước trong điều kiện ít tốn sức hơn. Từ tỷ lệ kèo nhà cái thứ ba trở đi, lực tác động lên mỗi cá thể sẽ dần về 0, do đó đạt được trạng thái cân bằng động.

Từ đó có thể thấy, tỷ lệ kèo nhà cái lớn bơi đầu đã giúp các thành viên trong đàn phía sau ít hao tốn sức lực hơn. Cơ chế “cưỡi sóng và truyền sóng” (Wave-riding and Wave-passing) này giúp những con tỷ lệ kèo nhà cái nhỏ bơi theo tỷ lệ kèo nhà cái lớn mà không bị đuối sức hay cản trở.

tỷ lệ kèo nhà cái tiết kiệm sức, thuyền tiết kiệm dầu

Không chỉ có tỷ lệ kèo nhà cái mà cả thuyền cũng “bơi” trong nước. Vì loài tỷ lệ kèo nhà cái đã rất thông minh trong hành vi di chuyển, nên tất nhiên con người không thể thua kém.

Nhóm nghiên cứu từ Đại học Công nghệ Vũ Hán đã phân tích cấu hình hình thành tàu thuyền khác nhau và nhận thấy tổng hệ số sức cản của tàu di chuyển theo mô hình “xâu chuỗi” đã được giảm xuống một cách hiệu quả. Có nghĩa là mô hình di chuyển này giúp tàu thuyền tiết kiệm năng lượng hơn.

Suy nghĩ xa hơn một chút, liệu có thể áp dụng nguyên tắc này cho toàn bộ tàu biển trong tương lai? Nhóm của giáo sư Nguyên Chí Minh đang nghiên cứu các khái niệm liên quan, hy vọng mang lại nhiều bước tiến cho ngành vận tải biển.

(Nguồn: Thepaper)