cpsmartyboy
Pearl
Người từng 8 lần đoạt huy chương vàng Olympic sẽ đánh bại con quái vật kỷ Jura chỉ trong 2 giây ngắn ngủi.
Những con khủng long đầu tiên của kỷ Jura được biết đến với cái tên Dilophosaurus. Nếu Dilophosaurus tham gia đường đua đường chạy 100 mét với vận động viên 8 lần đoạt huy chương vàng Olympic Usain Bolt? Mọi thứ sẽ như thế nào?
Nó sẽ không phải là một cuộc chiến quá căng thẳng vì Bolt hoàn toàn có thể đánh bại con khủng long nặng tới gần nửa tấn này chỉ trong vòng 2 giây.
Đó là kết luận của nhà vật lý Scott Lee đến từ Đại học Toledo dựa trên một bài tập vật lý mà ông đã xây dựng và triển khai cho các sinh viên đại học về vật lý nhập môn. Lee đã yêu thích khủng long kể từ khi còn là một đứa trẻ, khi anh ấy đi săn tìm hóa thạch cùng gia đình và ông đã mang tình yêu đó vào môn học.
Một vấn đề lớn trong giáo dục vật lý là làm sao có thể kích thích sự nhiệt tình của học sinh đối với các tài liệu khóa học. Những vấn đề về khủng long thực sự thu hút rất nhiều sự quan tâm của học sinh.
Ông đã mô tả quá trình sư phạm của mình trong một bài báo mới được xuất bản trên tạp chí The Physics Teacher.
Kết luận này được đưa ra bởi một phân tích của các nhà vật lý tại Đại học Oslo, những người đã tính toán dự đoán Bolt sẽ kết thúc bài thi trong khoảng 9,55 giây.
Tại Giải vô địch thế giới năm 2009 ở Berlin, Bolt lại phá kỷ lục 100 mét của chính mình với thời gian 9,58 giây, sự cải thiện lớn nhất kể từ khi áp dụng tính giờ điện tử. Theo một nghiên cứu vào năm 2013 của các nhà vật lý tại Đại học Tự trị Quốc gia Mexico, gia tốc của Bolt sau khi bứt tốc khỏi vạch xuất phát là 9,5 mét/giây2 và Bolt đã có màn chạy nước rút tạo ra công suất 2,6 kW sau đó chỉ chưa đầy một giây.
Bolt cao 1,9 mét, cao hơn so với vận động viên chạy nước rút trung bình, có nghĩa là anh ta chỉ cần thực hiện ít bước hơn các đối thủ khác khi chạy. Tuy nhiên, Bolt cũng gặp nhiều lực cản không khí hơn.
Nhóm nghiên cứu nhận thấy, khoảng 8% năng lượng của Bolt được sử dụng để chạy, trong khi 92% còn lại sử dụng để vượt qua lực cản khí động lực học. Bên cạnh đó, Bolt cũng được hưởng lợi từ một cơn gió nhẹ trong cuộc đua vào năm 2009. Nếu không có sự trợ giúp đó, thời gian chạy thực tế của anh ấy có thể sẽ là 9,68 giây, vẫn thấp hơn thời gian tại Thế vận hội 2008. Nếu như có một cơn gió đủ mạnh, Bolt thậm chí có thể hoàn thành cuộc đua trong 9,46 giây.
Ngoài ra, các nhà khoa học cũng bị thu hút bởi câu hỏi về tốc độ chạy tối đa của nhiều loài khủng long khác nhau, đặc biệt là khủng long bạo chúa Tyrannosaurus rex (T-rex). Ví dụ vào năm 2002, các nhà nghiên cứu đã xây dựng một mô hình toán học để đo khối lượng cơ chân cần thiết để chạy nhanh hơn 40km/h. Hầu hết các nghiên cứu này đều có sự đa dạng về phương pháp luận, tạo ra một loạt các tốc độ chạy tối đa có thể có của T-rex, từ tốc độ 16-24km/giờ đến khoảng 72km/giờ. Tốc độ trung bình khoảng 32km/giờ.
Mẫu vật Tyrannosaurus rex tại Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Carnegie, Pittsburgh, tiểu bang Pennsylvania, Mỹ
Một nghiên cứu năm 2017 đã chốt tốc độ chạy tối đa của T-rex là 27km/giờ và kết luận loài vậy này sẽ cạn kiệt năng lượng dự trữ trước khi đạt đến tốc độ tối đa. Một nghiên cứu khác cùng năm kết luận rằng, T-rex có lẽ sẽ không thể chạy nhiều vì ở bất kỳ tốc độ nào trên 18km/giờ đều có thể làm gãy xương chân của chúng. Phân tích này cũng loại trừ khả năng hoạt động của các loài động vật chân đốt khổng lồ khác như Giganotosaurus và Mapusaurus
Nhưng theo một nghiên cứu năm 2019, T-rex dù sao cũng khá nhanh nhẹn đối với kích thước của nó. Nhờ quán tính quay thấp và cơ chân lớn, T-rex có thể xoay chuyển khá nhanh.
Một phân tích vào năm 2020 về tỷ lệ chân, khối lượng cơ thể và dáng đi của 70 loài động vật chân đốt cũng tiết lộ, T-rex là một loài đi bộ rất hiệu quả.
Hay nghiên cứu năm 2021 ước tính tốc độ đi bộ của loài khủng long này là 4,6 km/giờ. Nhóm tác giả này cũng gợi ý rằng, tiêu thụ năng lượng của T-rex sẽ được giảm bớt khi đuôi của nó xoay nhẹ theo mỗi bước chân vì các dây chằng ở đuôi sẽ tích trữ năng lượng khi chúng được kéo căng ra.
Mô phỏng 3D của Dilophosaurus, một loài khủng long chân đốt sống từ đầu kỷ Jura
Tuy nhiên, chạy sẽ là một vấn đề đối với T-rex. Tốc độ đi bộ tối đa ước tính của nó là 18km/giờ, thấp hơn một nửa so với 43km/giờ mà Bolt đạt được trong lần phá kỷ lục của bản thân. Đó là lý do chính tại sao Lee chọn Dilophosaurus cho cuộc chạy nước rút tưởng tượng của mình.
Lee chia sẻ: “Tốc độ chạy tối đa của những con khủng lo khác đáng kể so với tốc độ trung bình của Usain Bolt và do đó sẽ không tạo nên một cuộc đua thú vị”.
Khả năng tăng tốc (tính bằng mét trên giây bình phương) của Usain Bolt (trái) và Dilophosaurus (phải) trong cuộc đua 100 mét.
Lee có thể đã dựa trên nhiều nghiên cứu trước đó để phát triển các bài tập trong lớp học. Các học sinh sử dụng bảng tính để thực hiện các phép tính của mình vì hầu hết các em chưa học phép tính toán. Cả lớp kết luận rằng Bolt sẽ đánh bại Dilophosaurus một cách dễ dàng trong khoảng 2 giây.
Thực tế là vận tốc trung bình của Usain Bolt trong cuộc đua 100 mét phù hợp với vận tốc tối đa của Dilophosaurus có nghĩa là Usain Bolt sẽ giành chiến thắng trong cuộc đua.
Yếu tố quan trọng là gia tốc, theo định luật thứ hai của Newton. Tính toán của Lee và các học trò của ông cho thấy gia tốc ban đầu của Dilophosaurus là 4,19 mét/giây2, thấp hơn nhiều so với gia tốc ban đầu của Bolt. Vì gia tốc được xác định bởi khối lượng và lực nên Bolt với lợi thế người nhỏ hơn sẽ đảm bảo Dilophosaurus không thể bắt kịp.
Phần lớn khả năng tăng tốc của Bolt xảy ra trong 4 giây đầu tiên trước khi anh đạt đến vận tốc tối đa. Về mặt cơ học, nó tương tự như cách một con sư tử cái sử dụng gia tốc để bắt con mồi nhanh hơn.
Nguồn: Arstechnica
Nó sẽ không phải là một cuộc chiến quá căng thẳng vì Bolt hoàn toàn có thể đánh bại con khủng long nặng tới gần nửa tấn này chỉ trong vòng 2 giây.
Đó là kết luận của nhà vật lý Scott Lee đến từ Đại học Toledo dựa trên một bài tập vật lý mà ông đã xây dựng và triển khai cho các sinh viên đại học về vật lý nhập môn. Lee đã yêu thích khủng long kể từ khi còn là một đứa trẻ, khi anh ấy đi săn tìm hóa thạch cùng gia đình và ông đã mang tình yêu đó vào môn học.
Một vấn đề lớn trong giáo dục vật lý là làm sao có thể kích thích sự nhiệt tình của học sinh đối với các tài liệu khóa học. Những vấn đề về khủng long thực sự thu hút rất nhiều sự quan tâm của học sinh.
Ông đã mô tả quá trình sư phạm của mình trong một bài báo mới được xuất bản trên tạp chí The Physics Teacher.
Cuộc chiến giữa Usain Bolt và Dilophosaurus
Bolt đã ghi dấu ấn vào lịch sử ở Thế vận hội Mùa hè 2008 tại Bắc Kinh. Khi đó anh đã phá kỷ lục thế giới của chính mình trong trận chung kết 100 mét với thời gian hoàn thành cuộc thi chỉ trong 9,69 giây và đoạt huy chương vàng. Bolt cũng vượt xa người về thứ hai với thời gian 9,89 giây. Nếu Bolt tiếp tục chạy với tốc độ tối đa, Bolt sẽ hoàn thành cuộc thi trong 9,52 giây.
Tại Giải vô địch thế giới năm 2009 ở Berlin, Bolt lại phá kỷ lục 100 mét của chính mình với thời gian 9,58 giây, sự cải thiện lớn nhất kể từ khi áp dụng tính giờ điện tử. Theo một nghiên cứu vào năm 2013 của các nhà vật lý tại Đại học Tự trị Quốc gia Mexico, gia tốc của Bolt sau khi bứt tốc khỏi vạch xuất phát là 9,5 mét/giây2 và Bolt đã có màn chạy nước rút tạo ra công suất 2,6 kW sau đó chỉ chưa đầy một giây.
Bolt cao 1,9 mét, cao hơn so với vận động viên chạy nước rút trung bình, có nghĩa là anh ta chỉ cần thực hiện ít bước hơn các đối thủ khác khi chạy. Tuy nhiên, Bolt cũng gặp nhiều lực cản không khí hơn.
Nhóm nghiên cứu nhận thấy, khoảng 8% năng lượng của Bolt được sử dụng để chạy, trong khi 92% còn lại sử dụng để vượt qua lực cản khí động lực học. Bên cạnh đó, Bolt cũng được hưởng lợi từ một cơn gió nhẹ trong cuộc đua vào năm 2009. Nếu không có sự trợ giúp đó, thời gian chạy thực tế của anh ấy có thể sẽ là 9,68 giây, vẫn thấp hơn thời gian tại Thế vận hội 2008. Nếu như có một cơn gió đủ mạnh, Bolt thậm chí có thể hoàn thành cuộc đua trong 9,46 giây.
Ngoài ra, các nhà khoa học cũng bị thu hút bởi câu hỏi về tốc độ chạy tối đa của nhiều loài khủng long khác nhau, đặc biệt là khủng long bạo chúa Tyrannosaurus rex (T-rex). Ví dụ vào năm 2002, các nhà nghiên cứu đã xây dựng một mô hình toán học để đo khối lượng cơ chân cần thiết để chạy nhanh hơn 40km/h. Hầu hết các nghiên cứu này đều có sự đa dạng về phương pháp luận, tạo ra một loạt các tốc độ chạy tối đa có thể có của T-rex, từ tốc độ 16-24km/giờ đến khoảng 72km/giờ. Tốc độ trung bình khoảng 32km/giờ.
Một nghiên cứu năm 2017 đã chốt tốc độ chạy tối đa của T-rex là 27km/giờ và kết luận loài vậy này sẽ cạn kiệt năng lượng dự trữ trước khi đạt đến tốc độ tối đa. Một nghiên cứu khác cùng năm kết luận rằng, T-rex có lẽ sẽ không thể chạy nhiều vì ở bất kỳ tốc độ nào trên 18km/giờ đều có thể làm gãy xương chân của chúng. Phân tích này cũng loại trừ khả năng hoạt động của các loài động vật chân đốt khổng lồ khác như Giganotosaurus và Mapusaurus
Nhưng theo một nghiên cứu năm 2019, T-rex dù sao cũng khá nhanh nhẹn đối với kích thước của nó. Nhờ quán tính quay thấp và cơ chân lớn, T-rex có thể xoay chuyển khá nhanh.
Một phân tích vào năm 2020 về tỷ lệ chân, khối lượng cơ thể và dáng đi của 70 loài động vật chân đốt cũng tiết lộ, T-rex là một loài đi bộ rất hiệu quả.
Hay nghiên cứu năm 2021 ước tính tốc độ đi bộ của loài khủng long này là 4,6 km/giờ. Nhóm tác giả này cũng gợi ý rằng, tiêu thụ năng lượng của T-rex sẽ được giảm bớt khi đuôi của nó xoay nhẹ theo mỗi bước chân vì các dây chằng ở đuôi sẽ tích trữ năng lượng khi chúng được kéo căng ra.
Tuy nhiên, chạy sẽ là một vấn đề đối với T-rex. Tốc độ đi bộ tối đa ước tính của nó là 18km/giờ, thấp hơn một nửa so với 43km/giờ mà Bolt đạt được trong lần phá kỷ lục của bản thân. Đó là lý do chính tại sao Lee chọn Dilophosaurus cho cuộc chạy nước rút tưởng tượng của mình.
Lee chia sẻ: “Tốc độ chạy tối đa của những con khủng lo khác đáng kể so với tốc độ trung bình của Usain Bolt và do đó sẽ không tạo nên một cuộc đua thú vị”.
Lee có thể đã dựa trên nhiều nghiên cứu trước đó để phát triển các bài tập trong lớp học. Các học sinh sử dụng bảng tính để thực hiện các phép tính của mình vì hầu hết các em chưa học phép tính toán. Cả lớp kết luận rằng Bolt sẽ đánh bại Dilophosaurus một cách dễ dàng trong khoảng 2 giây.
Thực tế là vận tốc trung bình của Usain Bolt trong cuộc đua 100 mét phù hợp với vận tốc tối đa của Dilophosaurus có nghĩa là Usain Bolt sẽ giành chiến thắng trong cuộc đua.
Yếu tố quan trọng là gia tốc, theo định luật thứ hai của Newton. Tính toán của Lee và các học trò của ông cho thấy gia tốc ban đầu của Dilophosaurus là 4,19 mét/giây2, thấp hơn nhiều so với gia tốc ban đầu của Bolt. Vì gia tốc được xác định bởi khối lượng và lực nên Bolt với lợi thế người nhỏ hơn sẽ đảm bảo Dilophosaurus không thể bắt kịp.
Phần lớn khả năng tăng tốc của Bolt xảy ra trong 4 giây đầu tiên trước khi anh đạt đến vận tốc tối đa. Về mặt cơ học, nó tương tự như cách một con sư tử cái sử dụng gia tốc để bắt con mồi nhanh hơn.
Nguồn: Arstechnica
