Nguồn gốc con chim không biết bay đang gây tranh cãi
Năm 2010, một nhóm các kỹ sư, nhà khoa học chế tạo thử nghiệm một xe buồm trên cạn với thiết kế đặc biệt, phục vụ một thí nghiệm khoa học đặc biệt: họ muốn thử xem khi xe buồm chạy xuôi chiều gió, nó có thể chạy nhanh hơn tốc độ gió không. Họ đặt biệt danh cho chiếc xe buồm này là Blackbird - Chim Đen, và đưa con chim chỉ biết chạy vào thử nghiệm.
Dưới sự giám sát của Hiệp hội Buồm cạn Bắc Mỹ, bài thử diễn ra tháng 7/2010 cho thấy xe buồm đạt tốc độ 44,6 km/h khi chạy xuôi chiều gió đang thổi ở tốc độ 16 km/h. Năm 2012, Blackbird một lần nữa tham gia thử nghiệm, và đã chạy ngược chiều gió với tốc độ gần gấp đôi vận tốc gió.
Xe buồm Blackbird chạy xuôi chiều gió với tốc độ cao hơn gió.
Kết quả đã được đo đạc và công nhận vẫn chưa làm xuôi lòng được toàn bộ cộng đồng vật lý. Và khi anh Derek Muller, người sáng lập kênh YouTube Veritasium tái hiện thử nghiệm với Blackbird, cộng đồng khoa học lại một lần nữa dậy sóng.
Nhà vật lý học Alexander Kusenko công tác tại Đại học California, Los Angeles viết ra cả một slide thuyết trình chứng minh những sai lệch trong thử nghiệm với Blackbird. Bạn có thể đọc toàn bộ bài thuyết trình của ông tại đường link này.
Phản bác của giáo sư
Giáo sư Kusenko dẫn một loạt công thức vật lý nhằm chứng minh cái vô lý trong nguyên lý hoạt động của Blackbird. Ông nêu 4 điểm quan ngại:
1. Gió mạnh đột ngột
Giáo sư cho rằng vận tốc gió không phải là hằng số xuyên suốt quá trình làm thí nghiệm. Mỗi khi gió mạnh lên, nó sẽ đẩy gia tốc xe buồm lên cao và khi tốc độ gió giảm, việc đo đạc sẽ cho thấy ngay rằng tốc xe đang cao hơn tốc gió. Nhưng đây chỉ là cái hơn nhất thời.
Biểu đồ giáo sư Kusenko đưa ra nhằm chứng minh khẳng định của mình: ông cho rằng có một khoảng cho phép xe chạy nhanh hơn gió, khi tốc gió chậm lại.
2. Khác biệt của tốc độ gió ở các điểm
Có một sự thật: gió thổi sát mặt đất có tốc độ chậm hơn gió thổi ở điểm cao. Giáo sư cho rằng tốc độ di chuyển trong không khí của phần cánh quạt Blackbird di chuyển chậm hơn gió, trong khi đó thiết bị chỉ báo tốc độ gió đặt ở đầu xe buồm lại cho thấy gió chậm, tạo ra ảo giác xe chạy nhanh hơn gió.
Dù giáo sư Kusenko nhận định đây chỉ là yếu tố có tác động nhỏ, ông cho rằng khi kết hợp với những luồng gió mạnh, việc xe đạt được tốc độ lớn hơn gió chỉ là nhất thời, không duy trì được lâu dài. Anh Derek Muller thực hiện thử nghiệm nhiều lần để có được kết quả tốt nhất, là tốc xe gấp 2,8 lần tốc gió, không thuyết phục được ông.
3. Thử nghiệm với máy chạy bộ
Trong video trước của mình, anh Muller cho thấy cảnh thử nghiệm mô hình Blackbird trong môi trường không có gió. Máy chạy bộ trôi ngược lại để mô hình xe tiến về phía trước, thử nghiệm này giả lập được một cơn gió thổi ổn định cho Blackbird chạy.
Nếu mô hình xe buồm chạy tại chỗ trên máy chạy bộ, điều đó cho thấy xe đang chạy đúng tại vận tốc gió. Nếu xe tiến được về phía trước, nó sẽ di chuyển nhanh hơn tốc gió!
Giáo sư Kusenko không đồng tình với kết luận trên. Ông cho rằng những tác động của người điều hướng chiếc xe buồm di chuyển trên máy chạy đã làm sai lệch kết quả cuối cùng.
4. Phân tích tình huống dựa trên giả thuyết
Không có dữ liệu thực tế, giáo sư Kusenko sử dụng lý thuyết và các công thức vật lý để chứng minh việc Blackbird “bay” nhanh hơn tốc độ gió là vô lý.
Trong công thức của Veritasium , ông tìm ra một điểm bất thường. Để tính được lực ròng mà xe tạo ra, công thức bao gồm một mẫu số được tính bằng chênh lệch giữa tốc độ gió và tốc độ xe. Điều đó đồng nghĩa với việc khi tốc xe và tốc gió bằng nhau, ta sẽ có một mẫu số có giá trị “0”; lực tính bằng công thức này sẽ là một lực vĩnh cửu khi hai giá trị trên triệt tiêu lẫn nhau.
Chiếc xe Blackbird trong clip.
Giáo sư khẳng định không có cách nào để xe chạy ổn định với vận tốc bằng hoặc hơn vận tốc gió. Dù xe có thể chạy nhanh hơn tốc độ của gió (khi được gió thổi mạnh rồi gió lại yếu đi), gia tốc của xe là gia tốc âm, không thể chạm mốc bằng 0 cho xe di chuyển với một tốc độ ổn định được.
YouTuber giải thích từng quan ngại do giáo sư nêu lên
Dưới đây là một đoạn được cắt ra từ video giải thích có trên kênh Veritasium. Anh Derek Muller lý giải những khúc mắc mà giáo sư Kusenko nêu lên, đồng thời đưa ra những bằng chứng, những đo đạc của những thí nghiệm trước đây và trông thử nghiệm mới, để khẳng định Blackbird “bay” nhanh hơn được gió.
Lý lẽ không kẽ hở đã thuyết phục được giáo sư Alexander, và ông chấp nhận chuyển khoản 10.000 USD cho anh Muller.
Video giải thích của Derek Muller, người sáng lập kênh YouTube khoa học Veritasium.