Chứng minh được xe chạy trong gió nhanh hơn gió, kênh YouTube khoa học thắng cuộc, giáo sư đã trả toàn bộ 10.000 USD tiền cược

Một nhà làm phim tuyên bố có thể tạo ra chiếc xe chạy bằng sức gió với tốc độ nhanh hơn gió để thắng cược một nhà vật lý. Kết quả, nhà vật lý mất 10.000 USD.

Theo Vice, chiếc xe có tên Blackbird được thiết kế để chạy hoàn toàn bằng sức gió, không có động cơ nào khác. YouTuber khoa học Derek Muller (đồng thời cũng là một nhà làm phim, nhà phát minh) tuyên bố chiếc xe có thể di chuyển nhanh hơn cả gió khi đi xuôi chiều mà không cần hỗ trợ thêm bất kỳ lực đẩy nào.

Chiếc xe của Muller có thể di chuyển nhanh hơn gió. (Ảnh chụp màn hình).

Chiếc xe chạy nhanh hơn gió gây tranh cãi

Xe Blackbird trông giống kiểu dáng xe đua F1, gắn cối xoay gió bên trên nhưng có cấu trúc phức tạp hơn. Bánh xe kết nối trực tiếp với tua-bin. Khi di chuyển xuôi chiều gió, tốc độ cánh quạt càng nhanh thì tốc độ bánh xe càng nhanh, đồng thời tác động trở lại kéo tua-bin quay nhanh hơn nữa.

Chiếc xe này được chế tạo và thử nghiệm vào năm 2010. Bài thử cho thấy xe đạt tốc độ 44,6km/h khi chạy xuôi chiều gió đang thổi ở tốc độ 16km/h. Một thử nghiệm nữa vào năm 2012 cho thấy xe chạy ngược chiều gió với tốc độ gần gấp đôi vận tốc gió.

Đai gió hướng về sau, cho thấy chiếc xe đang chạy nhanh hơn tốc độ gió. Người đàn ông đang đứng yên và cầm một lá cờ, cho thấy chiều gió thổi. Ảnh chụp màn hình.

Cuối tháng 5/2021, YouTuber Derek Muller đã thực hiện lại thử nghiệm này. Anh đi trên một chiếc xe có thiết kế tương tự bản gốc Blackbird, và chạy xuôi chiều gió.

Để biết xe đang chạy nhanh hay chậm hơn gió, xe gắn một đai gió rất nhẹ ở đầu. Nếu xe chạy nhanh hơn gió, đai sẽ hướng về phía sau và ngược lại. Kết quả là trong video, có những đoạn đai hướng về phía sau, tức là xe chạy nhanh hơn tốc độ gió.

Alexander Kusenko, Giáo sư vật lý tại Đại học California cho rằng điều này phá vỡ các định luật cơ bản. Để phân định, 2 bên đã thỏa thuận đặt cược 10.000 USD. Ông Kusenko đã mời nhà thiên văn học Neil DeGrasse Tyson và chuyên gia khoa học trên truyền hình Bill Nye tham gia cuộc tranh luận trực tuyến.

Theo nhà vật lý Kusenko, có nhiều cách lý giải cho hiện tượng xe chạy nhanh hơn gió. Đầu tiên, ông cho rằng tốc độ gió không phải là hằng số mà thay đổi liên tục. Ông nhận định xe chỉ có tốc độ lớn hơn ở vài thời điểm gió giật ngẫu nhiên và do quán tính. Điều đó có nghĩa là khi tốc độ gió vừa giảm, quạt vẫn quay thêm một thời gian ngắn nên trông như xe chạy nhanh hơn gió.

Một giả thuyết khác của Kusenko là tốc độ gió thổi ở trên cao nhanh hơn dưới thấp. Do vậy, xe có thể chạy nhanh hơn so với tốc độ gió sát mặt đất, nhưng không thể nhanh hơn gió ở cánh quạt.

Theo giáo sư vật lý, nếu vận tốc gió (w) bằng đúng vận tốc xe (v), thì cánh quạt sẽ có lực đẩy tiệm cận vô cùng. Ông cho rằng đây là điều vô lý. Ảnh chụp màn hình.

Muller và bạn của mình đã tạo một mô hình xe trên máy chạy bộ, với khả năng chạy ngược chiều đai chạy để giải thích cách hoạt động của Blackbird. Tuy nhiên, ông Kusenko cho rằng việc đặt, hướng chiếc xe ban đầu không chuẩn khiến kết quả sai lệch.

Cuối cùng, ông Kusenko đưa ra công thức giải thích mối quan hệ lực đẩy của cánh quạt và lực quay bánh xe dựa vào tốc độ gió và vận tốc xe. Theo vị giáo sư, khi tốc độ gió và vận tốc xe bằng nhau thì cánh quạt sẽ có lực đẩy vô cực, và điều đó rất vô lý.

YouTuber đã phản biện nhà vật lý như thế nào?

Trong video mới đăng tải ngày 1/7, Derek Muller cho biết anh đã chứng minh được điều này. Kết quả, nhà vật lý đã thua và YouTuber khoa học chiến thắng.

Cụ thể, anh đã phản biện lại từng luận điểm của giáo sư Kusenko. Với luận điểm đầu tiên về vận tốc gió thay đổi, bằng hình ảnh chi tiết ghi lại cùng dữ liệu từ bộ GPS gắn trên xe, Muller cho thấy xe vẫn tiếp tục tăng tốc trong khoảng 10 giây khi tốc độ gió đã giảm rồi tăng trở lại.

Dữ liệu cho thấy xe vẫn tăng tốc đều dù vận tốc gió thay đổi liên tục. Ảnh chụp màn hình.

Với luận điểm về tốc độ gió theo chiều cao khác nhau, Muller chỉ ra nhiều thí nghiệm trước đặt đai gió ở cánh quạt, thậm chí là cao hơn, nhưng cuối cùng tất cả đai gió đều hướng về phía sau, cho thấy xe đang chạy nhanh hơn tốc độ gió.

Anh cũng cùng một người bạn là YouTuber Xyla Foxlin tạo ra một xe mô hình khác, bên trên có gắn cánh quạt, kết nối với trục của bánh xe và đặt lên máy chạy bộ. Sau nhiều phiên bản để chỉnh các sai sót trong thiết kế, xe của Foxlin đạt tốc độ nhanh hơn máy chạy bộ, và thuyết phục được giáo sư Kusenko.

Ở luận điểm cuối cùng, Muller đã cùng giáo sư về khí động học của MIT Mark Drela tìm ra công thức chuẩn xác hơn và giải đáp được nghịch lý lực vô hạn của cánh quạt.

Chiếc xe trên máy chạy bộ có tốc độ nhanh hơn máy nhờ cánh quạt bên trên. Ảnh chụp màn hình.

Những phân tích và bằng chứng chi tiết của Derek Muller đã thuyết phục được giáo sư Kusenko.

“Giáo sư Kusenko chấp nhận thua cuộc. Ông ấy đã chuyển 10.000 USD cho tôi. Xin cảm ơn Kusenko vì giữ lời hứa của một người đàn ông và thay đổi suy nghĩ trước những bằng chứng được đưa ra”, Muller cho biết. Anh dự định tặng số tiền này làm phần thưởng cho một cuộc thi khoa học.

Derek Muller - chủ nhân kênh YouTube nổi tiếng Veritasium - là một nhân vật truyền hình, nhà phát minh đồng thời là nhà làm phim tài liệu. Ông từng thắng nhiều giải thưởng trong các cuộc thi dành cho phim về đề tài khoa học ứng dụng. Trọng tài trong vụ cá cược giữa Derek Muller và giáo sư vật lý Alexander Kusenko là hai nhà khoa học nổi tiếng Bill Nye và Neil deGrasse Tyson.