Buzz
Vịt mẹ chủ động dẫn đầu, còn đàn vịt con xếp thành hàng nối dài phía sau, tạo nên hình ảnh đội hình hấp dẫn khi chúng bơi. Điều này không phải là ngẫu nhiên mà chính là sự phối hợp động lực khi chúng bơi của loài vịt.
Tiến sĩ Frank Fish, tên gọi của ông không chỉ nói lên sự đam mê về cá và đại dương, mà còn đắm chìm trong sự yêu thích với những chú vịt thoăn thoắt trên mặt nước.
Là một nhà nghiên cứu sinh vật học, ông tập trung vào nghiên cứu về động lực học của động vật. Năm 1994, Tiến sĩ Frank Fish đã công bố bài nghiên cứu về hành vi bơi của loài vịt, tập trung vào sự tiêu hao năng lượng khi chúng bơi thành đàn.
Tuy nhiên, nghiên cứu về hành vi bơi của vịt vẫn tiếp tục. Năm 2021, đội ngũ nghiên cứu của Tiến sĩ người Trung Quốc, Nguyên Chí Minh, đã công bố luận văn mới về hành vi bơi của vịt. Cả hai nghiên cứu đều đoạt giải Ig Nobel về lĩnh vực vật lý.
Người ta biết rằng giải thưởng Ig Nobel là một giải thưởng nhại của giải Nobel, được trao vào đầu mùa thu hàng năm - gần với thời điểm công bố giải Nobel chính thức - để tôn vinh 10 thành tựu 'đầu tiên khiến con người cười, sau đó khiến họ suy nghĩ'. Mục đích chính của giải là tạo ra không khí vui tươi nhằm khích lệ nghiên cứu.
Tại sao vịt lại thu hút sự quan tâm đặc biệt của nhiều nhà nghiên cứu?
Bí mật của việc bơi của vịt được tiết lộ
Những người quan sát vịt bơi thường chú ý đến cảnh vịt mẹ dẫn đầu, đàn vịt con hình thành đội hình hàng dọc, tạo nên hình ảnh hấp dẫn. Điều này không phải là ngẫu nhiên, mà là sự phối hợp động lực tuyệt vời của loài vịt.
Lý do khiến vịt thích bơi theo đội hình hàng dọc vẫn đang là bí ẩn trong quá trình nghiên cứu. Tuy nhiên, những lợi ích của mô hình bơi này đang dần được khám phá, với một trong những ưu điểm là tiết kiệm năng lượng.
Trong một thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã tính toán tỷ lệ trao đổi chất bằng cách đo lượng oxy mà đàn vịt tiêu thụ.
Trong quá trình nghiên cứu, Frank đã huấn luyện một số chú vịt từ khi chúng mới một ngày tuổi để chúng có thể bơi thành hàng theo một con vịt cái. Sau đó, nhóm nghiên cứu thực hiện thí nghiệm để đánh giá sự phát triển của đàn con vào ngày thứ 3, thứ 7 và thứ 14.
Trong kết quả đo lường trao đổi chất của bầy vịt, tần suất hoạt động tăng lên nhưng năng lượng tiêu thụ của mỗi chú vịt chơi chơi xổ sốu giảm. Thí nghiệm này đã chứng minh đúng nguyên nhân của hành vi bơi thành hàng của đàn vịt từ góc độ trao đổi chất.
Và nguyên nhân ẩn sau sự 'tiết kiệm năng lượng' chính là sóng.
Nhóm nghiên cứu của giáo sư Nguyên Chí Minh đã quan sát hành vi bơi của vịt trong 7 năm và xây dựng mô hình số học tương quan, khám phá bí mật về dao động sóng khi vịt bơi.
Biểu đồ lực của vịt khi ở trên mặt nước yên tĩnh, cùng bước sóng nhưng pha khác nhau. (Đường màu xanh lục biểu thị mặt nước, đường cong màu xanh lam biểu thị áp lực hướng lên bề mặt cơ thể của vịt, mũi tên chỉ hướng của lực).
Trong 'hình mẫu hàng đơn', khi vịt con ở vị trí phù hợp phía sau vịt mẹ, lực cản sóng trở thành 'dương' - hướng lực cản cùng chiều với hướng bơi của vịt con. Trong thời điểm này, pha sóng được minh họa trong hình (d) trên.
Nói một cách khác, lực đẩy từ phía sau biến thành một nguồn động lực, giúp vịt con 'cưỡi sóng lướt gió', bơi một cách nhẹ nhàng và linh hoạt. Tính tinh tế ở đây là tình huống này có thể được duy trì bởi những chú vịt con trong đội hình. Vịt con đầu tiên và vịt con thứ hai phía sau vịt mẹ đều được đẩy để chúng có thể bơi về phía trước mà ít tốn năng lượng hơn. Từ vịt con thứ ba trở đi, lực tác động lên mỗi cá thể sẽ dần giảm về 0, đạt được trạng thái cân bằng động.
Qua đó, vịt lớn bơi đầu đã giúp giảm sức lực tiêu tốn của những thành viên phía sau. Cơ chế 'cưỡi sóng và truyền sóng' này giúp vịt nhỏ bơi theo vịt lớn mà không mất nhiều sức hay bị cản trở.
Vịt tiết kiệm sức, thuyền tiết kiệm dầu
Không chỉ vịt, thậm chí thuyền cũng có thể 'bơi' trong nước. Vì loài vịt đã rất khéo léo trong cách di chuyển, do đó con người cũng có thể học hỏi từ chúng.
Nhóm nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Vũ Hán đã phân tích cấu trúc của các tàu thuyền khác nhau và nhận thấy tổng hệ số sức cản của tàu di chuyển theo mô hình 'xâu chuỗi' đã giảm hiệu quả. Điều này có nghĩa là mô hình di chuyển này giúp tàu thuyền tiết kiệm năng lượng hơn.
Suy nghĩ xa hơn một chút, liệu nguyên tắc này có thể áp dụng cho toàn bộ ngành vận tải biển trong tương lai không? Nhóm nghiên cứu của giáo sư Nguyên Chí Minh đang tìm hiểu các khái niệm liên quan, hy vọng mang lại những bước tiến đáng kể cho ngành vận tải biển.
Xuất xứ: Thepaper
