Đại học George Washington giải mã khả năng bay đặc biệt của loài rắn
Trong tự nhiên, một số loài rắn sở hữu khả năng "bay" rất độc đáo. Mặc dù không có đôi cánh, rắn bay có thể làm dẹt thân mình sau khi "bật nhảy" từ một nhánh cây và lướt đi trong không khí với quãng đường tối đa đến 30,5 m. Mới đây, các nhà nghiên cứu đã giải mã những bí ẩn đằng sau khả năng đặc biệt này và những phát hiện của họ có thể mang lại những ứng dụng hữu ích cho con người.
Có 3 loài rắn có thể bay, tất cả đều thuộc chi Chrysopelea và tất cả đều được tìm thấy tại các cánh rừng thuộc Đông Nam Á và Nam Á. Chúng xoay các đốt xương sườn để làm dẹp cơ thể và thực hiện một chuyển động gợn sóng từ mặt này sang mặt kia khi lướt đi trong không khí.
Jake Socha - một giáo sư sinh cơ học tại đại học công nghệ Virginia đã sử dụng các ống mô phỏng xương để tạo ra các mô hình vật lý của loài rắn này. Mô hình sau đó đã được thử nghiệm trong một hầm gió. Dựa trên các quan sát từ động vật thật, nhóm nghiên cứu đã dự đoán mô hình sẽ nhận được lực nâng khí động học nhiều hơn khi chúng được tăng góc tấn (angle of attack - góc tạo thành khi rắn nâng mũi lên tương ứng với dòng khí tới. Trong hàng không, góc tấn là góc giữa hướng của vector vận tốc dòng khí và dây cung cánh (điểm đầu và cuối trên tiết diện ngang của cánh) và lực nâng sẽ lên đến cực điểm trong trường hợp thân tròng trành hoặc rắn bất ngờ chúi mũi. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu sau đó nhận ra rằng "lực nâng sẽ tăng lên với góc tấn 30 độ, tăng cao nhất ở góc tấn 35 độ sau đó giảm nhẹ".
Tại sao có hiện tượng này? Lorena Barba - phó giáo sư cơ khí và kỹ thuật hàng không tại đại học George Washington đã tìm cách lý giải. Cùng với trợ lý nghiên cứu Anush Krishnan, bà đã tạo ra một mô hình máy tính về phần "cánh" của thân rắn. Bằng việc sử dụng mô hình trong một môi trường cơ học chất lưu mô phỏng trên máy tính, bà đã quan sát hiện tượng tương tự mà giáo sư Socha đã phát hiện. Hiện tượng được gọi là "cơ chế tăng cường lực nâng". Tuy nhiên, với mô hình máy tính thì bà Barba có thể phóng to các bề mặt bay để nhìn rõ hơn những gì xảy ra khi rắn lượn trên không trung.
Barba rút ra kết luận rằng tại những góc tấn nhất định, độ cong của thân rắn tạo ra một hiệu ứng giống như gió lốc trong không khí xung quanh. Hiệu ứng này về cơ bản đã "hút" con rắn lên cao hơn. Barba vẫn chưa rõ về vai trò của chuyển động gợn sóng nhưng bà đã lên kế hoạch sử dụng một mô hình hoàn thiện về thân rắn để tìm hiểu. Bà hy vọng rằng những phát hiện của mình có thể được ứng dụng thực tế, chẳng hạn như tìm ra một loại dòng khí lý tưởng để khai thác năng lượng hoặc một thiết kế tuabin gió kiểu mới.
Một báo cáo về nghiên cứu trên đã được xuất bản trên tạp chí Physics of Fluids.
Video do NatGeo thực hiện cho thấy toàn bộ quá trình bay của rắn sãi Ornate.
