Thắt Dây Giày Như Nào Cho Chặt: Bí Ẩn Còn Chưa Có Lời Giải

10 Tháng Mười Một 20184:14 SA(Xem: 908)

Nhiều người nói rằng, độ chặt của dây giày đến từ cách mà chúng ta buộc nó. Và thực tế chứng minh rằng khi buộc càng nhiều nút, dây giày càng dễ tuột, tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu được tại sao lại như vậy. Mới đây, một bài báo khoa học trên tạp chí Physical Review Letters đã làm sáng tỏ phần nào bí ẩn bị lãng quên này.

Bí mật về những nút thắt dây giày

Tưởng chừng như một lời nói đùa nhưng thực sự các nút buộc là một mảng nghiên cứu trọng tâm của toán học trừu tượng. Đến nay, các mô hình đặc tính vật lý của chúng trong thực tế vẫn rất khó để diễn tả, kể cả với mô phỏng máy tính.

Thắt dây giày như nào cho chặt: bí ẩn còn chưa có lời giải
Không phải ai cũng hiểu được sự phức tạp phía sau nút thắt dây giày.

Khalid Jawed, một nhà nghiên cứu cơ khí đến từ MIT cho biết: “Nếu bạn lấy một sợi dây, thắt nút nó và bắt đầu nghiên cứu hình dạng của nút thắt bằng mắt thường, tưởng chừng đơn giản nhưng đó là một việc cực kì phức tạp”.

Mỗi một cách thắt nút sản sinh một loạt các lực tương tác với nhau. Và khi trở thành một mô hình toán học, các nhà nghiên cứu phải liệt kê hàng chục các biến số như độ xoắn, sức căng, ma sát, độ cứng của sợi dây... Và rồi thì bài toán sẽ phải được áp dụng cho dây thừng, dây giày, dây tai nghe, nylon, sợi phẫu thuật thậm chí protein và DNA. Giờ thì một nút thắt đơn giản cũng sẽ trở nên phức tạp.

Trở lại những năm 2008, Basil Audoly, một nhà toán học người Pháp đến từ Đại học Sorbonne, Paris nói rằng ông có thể giải được bài toán này. Lời giải của Audoly làm việc tương đối tốt với các nút đơn giản từ 1 đến 2 lượt thắt.

Tuy nhiên sau đó, Jawed và các đồng nghiệp tại MIT quyết định kiểm tra lại lý thuyết của Audoly. Họ thực hiện một số thí nghiệm với số nút tăng lên và sử dụng dây niken titan. Các cánh tay máy được sử dụng để thắt nút dây đồng thời, lực thắt cũng được đo sau mỗi vòng lặp lại. Kết quả chỉ ra rằng độ lớn của lực cần thiết để siết chặt dây thay đổi mạnh sau mỗi lượt thắt nút tăng lên.

Thắt dây giày như nào cho chặt: bí ẩn còn chưa có lời giải
Tưởng chừng là mọt nút thắt đơn giản nhưng nó cũng rất phức tạp với toán học.

Thông thường, đa số chúng ta nghĩ rằng khi thắt nút đến lượt thứ hai, thứ ba, ta chỉ cần sử dụng thêm một chút lực so với lần trước đó. Tuy nhiên, kết quả của các nhà nghiên cứu tại MIT chỉ ra rằng để thắt chặt nút thứ 2, bạn cần một lực gấp 4 đến 8 lần so với nút thứ nhất. Các tính toán chỉ ra rằng đến một nút thắt phức tạp, bạn phải tiêu tốn một lực gấp 1000 lần so với nút ban đầu.

“Điều này rất dễ nhận ra với chiếc dây tai nghe của bạn”, Jawed nói. “Bạn thắt một chiếc nút và kéo nó, có vẻ dễ dàng để nó chặt lại. Vòng dây sẽ nhỏ lại ngay lập tức. Nhưng khi thực hiện đến lượt thứ 5 hoặc thứ 6, mọi chuyện bắt đầu khó khăn. Vòng dây sẽ bung ra và cho đến một lúc nào đó thậm chí bạn không thể thắt nó lại nữa”.

Vậy điều gì đã làm nên sự kì lạ này? Trong tất cả các biến số, ma sát là yếu tố quyết định nhất. Đối với một nút thắt đơn giản, độ cứng của vật liệu là biến số ảnh hưởng lớn, ma sát là không đáng kể và có thể bỏ qua. Tuy nhiên, khi số lượng tăng lên đến 3 hoặc 4 lượt thắt, “bạn đang tăng diện tích tiếp xúc trong cái khu vực lộn xộn rối tung của các nút thắt, ma sát lúc này rất quan trọng”.

Nghiên cứu mới của các nhà khoa học tại MIT đã thu hút được tác giả cũ của lời giải. Audoly cũng gia nhập nhóm nghiên cứu để phát triển một lý thuyết tốt hơn có thể giải thích cặn kẽ điều bí mật của những nút thắt. Họ đã đưa ra một phương trình mô tả chính xác các lực khác nhau có mặt trong một nút thắt làm việc như thế nào dựa trên ma sát, sức căng và độ cứng của dây.

Thắt dây giày như nào cho chặt: bí ẩn còn chưa có lời giải
Các phân tử xoắn phức tạp trong sinh và hóa học.

Phương trình đã thể hiện sức mạnh của nó trong việc tiên đoán lực cần thiết áp dụng cho một số nút thắt với điều kiện nhất định. Tuy nhiên, nó cũng chưa thể hoàn thành một lý thuyết thống nhất để áp dụng cho mọi trường hợp. Mặc dù vậy, các nhà nghiên cứu nói rằng đây sẽ là một điểm khởi đầu tuyệt vời. Trong tương lai, họ sẽ có thể mở rộng lý thuyết của mình hơn nữa khi sử dụng trình mô phỏng bằng máy tính.

Có thể thấy rằng, chỉ một nút thắt cũng khiến nhân loại phải vất vả đến chừng nào. Tuy nhiên, một khi bài toán được giải quyết, nó sẽ là tiền đề cho các công nghệ tinh vi, ví dụ như phẫu thuật và khâu vết thương bằng robot, giảm xóc tinh chỉnh và thậm chí là việc nghiên cứu sự bóc tách phức tạp của các sợi trong quá trình phân bào.
Theo Trí Thức Trẻ

Gửi ý kiến của bạn
Tên của bạn
Email của bạn
Covid-19 - một loại virus gây viêm phổi nghiêm trọng bắt nguồn từ Trung Quốc đã lan sang nhiều quốc gia khác, bao gồm cả Anh quốc. Theo số liệu của Ủy ban Y tế quốc gia Trung Quốc ngày 19/02 cho biết đã có 74.185 ca nhiễm và 2.004 ca tử vong ở Trung Quốc đại lục. Triệu chứng của bệnh Thông thường bệnh bắt đầu bằng một cơn sốt, sau đó là ho khan. Sau một tuần, bệnh có thể dẫn đến khó thở và một số bệnh nhân cần được điều trị tại bệnh viện. Đáng lưu ý, virus corona hiếm khi gây chảy nước mũi hoặc hắt hơi.
LONDON, Anh (NV) – Nhiều người vẫn phải đi lại bằng máy bay do nhu cầu riêng trong khi dịch COVID-19 đang trở nên xấu đi. Làm sao giữ được an toàn khi đi máy bay những ngày này? Báo The Independent của Anh đưa ra vài hướng dẫn vào Thứ Tư, 1 Tháng Bảy, như đeo khẩu trang, giữ khoảng cách, hạn chế ăn uống, không xếp hàng chờ nhà vệ sinh trên máy bay. Ra phi trường bằng cách nào cho an toàn?
Đăng Tâm Nhiều người chọn đá hoặc dưa hấu và các loại trái cây khác để giải nhiệt trong mùa hè nóng bức, kết quả là có những trường hợp bị tiêu chảy và chảy nước mũi phải trực tiếp đến bệnh viện để điều trị..
Đó là ngày 26/6/1987. Chuyên gia Mike Mullane của Sứ mệnh không gian nằm trên ghế trong khoang lái của Tàu Vũ trụ Con Thoi Discovery. Đây là chuyến bay thứ 12 trong chương trình Tàu Con Thoi, nhưng là chuyến đầu tiên của Mullane và tàu Discovery. Phi thuyền vừa được nâng cấp còn rất mới - bề mặt phi thuyền sáng loáng, không vết trầy xước, màn hình bóng loáng và bảng điều khiển chưa ai chạm vào.
Mọi người thường bảo quản hoặc bỏ thịt không ăn hết vào ngăn đá tủ lạnh trong một thời gian dài và cho rằng để bao lâu cũng được. Tuy nhiên việc bảo quản như thế có thực sự đúng cách và an toàn? Việc bảo quản thịt trong ngăn đá tủ lạnh sẽ giúp ngăn cản sự sinh sôi và phát triển của vi khuẩn, đồng thời giúp thịt không bị hư, không có mầm bệnh (không tính nếu thịt có bệnh sẵn).
WASHINGTON, DC (NV) – Cơ Quan Dược Phẩm và Thực Phẩm Mỹ (FDA) vừa khuyến cáo người tiêu thụ ở Mỹ không nên sử dụng bất cứ loại nào trong danh sách gồm chín nhãn hiệu thuốc rửa tay khô (hand sanitizer) do cơ quan này công bố, vì có chứa chất methanol, cũng được gọi là “cồn gỗ” (wood alcohol), một hóa chất nguy hiểm khi ngấm qua da hoặc uống vào. Bản tin của CBS News hôm Thứ Hai, 22 Tháng Sáu, cho biết báo động của FDA được đưa ra vào lúc mà nhu cầu sử dụng thuốc rửa tay khô lên rất cao do đại dịch COVID-19, khiến các giới chức y tế kêu gọi dân chúng thường xuyên rửa tay.
SAN DIEGO, California (NV) – COVID-19 lây lan chủ yếu qua không khí, do đó, đeo khẩu trang là cách ngừa lây nhiễm hiệu quả nhất, đài CNN dẫn kết quả nghiên cứu mới cho hay hôm Thứ Sáu, 12 Tháng Sáu. Các nhà nghiên cứu ở Texas và California so sánh xu hướng dịch bệnh lây lan ở Ý và New York cả trước và sau khi chính quyền ra lệnh công chúng đeo khẩu trang. Tỷ lệ nhiễm bệnh ở cả hai nơi đều chựng lại sau khi lệnh đeo khẩu trang được ban hành, theo kết quả nghiên cứu đăng trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences của Mỹ hôm Thứ Năm.
Khi các ca bệnh Covid-19 được đưa vào đầy kín các bệnh viện khắp nơi trên thế giới, những người bị nặng nhất và dễ tử vong nhất là người có cơ thể phản ứng theo cách đặc biệt, gây nguy hiểm tai hại. Tế bào miễn dịch tràn đầy phổi và thay vì bảo vệ thì chúng lại tấn công phổi. Các mạch máu bị rò rỉ, và bản thân máu bị vón cục. Huyết áp sụt giảm nghiêm trọng và cơ quan nội tạng bắt đầu ngừng hoạt động.
Trong hai tháng qua, phần lớn dân số thế giới đã phải đóng cửa ở trong nhà, chỉ ra ngoài khi đi mua hàng hóa thiết yếu. Điều này có thể làm giảm cơ hội tiếp xúc với virus corona. Tuy nhiên, nó có thể gây tác động, tuy không dễ dàng nhận thấy ngay, đối với hệ miễn dịch của chúng ta, bằng cách khiến chúng ta dễ bị tổn thương hơn trước các chứng nhiễm trùng khác.
Vào những ngày hè bạn thường hay có sở thích tắm và đặc biệt là tắm rất nhiều lần để giải tỏa cái nắng nóng như thiêu như đốt. Thế nhưng theo các chuyên gia cho biết, việc tắm nhiều lần trong ngày hay tắm vừa đi nắng về sẽ gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe thậm chí là còn cả tính mạng. Vậy những điều bạn cần phải lưu ý khi tắm trong mùa hè này gì? Thông tin dưới đây sẽ giúp giải đáp thắc mắc của bạn. 1. Không nên tắm khi vừa đi ngoài nắng về
Bảo Trợ