Đi xe máy nhanh như gió bão nhưng tại sao không bị thổi bay?

Trong cả hai trường hợp, đi xe máy và gió bão, dòng không khí di chuyển bên cạnh cơ thể bạn có cùng một vận tốc.

Bạn đã từng xem một bản tin về bão, trong đó người phóng viên đang cố hét lên và bám vào một biển báo giao thông hay thân cây để tránh bị gió bão thổi ngã. Nhưng rõ ràng, họ không phải những người duy nhất phải đối mặt với sức mạnh của những cơn gió. Một người đi xe máy cũng sẽ phơi mình dưới một sức mạnh tương tự như vậy. Nhưng tại sao gió bão có thể thổi bay người còn khi đi xe máy thì không?

Đứng trong gió bão, bạn có thể bị thổi bay

Câu trả lời đến từ một hiện tượng duy nhất: sức cản không khí. Richard Perdichizzi, giáo viên kỹ thuật tại Khoa hàng không Vũ trụ, MIT giải thích: “Một lực cản được tạo ra trên cơ thể khi có dòng không khí di chuyển xung quanh nó”.

Trong cả hai trường hợp, đi xe máy và gió bão, dòng không khí di chuyển bên cạnh cơ thể bạn có cùng một vận tốc 100 km/h. Nhưng độ lớn lực cản là khác nhau. Nó phụ thuộc vào hai yếu tố: diện tích và hình dạng bề mặt tiếp xúc của vật.

Theo Perdichizzi, “một người bình thường sẽ tạo một diện tích tiếp xúc với dòng không khí cỡ 0,7 mét vuông”. Nhưng đó là khi bạn đứng thẳng người. Trong khi chỉ cần xoay cơ thể 90 độ hoặc ngồi xuống, diện tích tiếp xúc đã giảm. Cơ thể bạn phải chịu đựng ít lực cản hơn rất nhiều.

Đây chính xác là điều những người đi xe máy đã làm. Họ ngồi thu chân lại, có thể cúi gập đầu và người xuống để giảm tối thiểu diện tích tiếp xúc với dòng không khí. Tuy nhiên, dù có đạt được một tư thế tối ưu, điều này vẫn còn chưa đủ.

Thử nghiệm quan sát dòng không khí tác dụng lên người đi xe máy

Tốc độ của những chiếc siêu môtô có thể trải dài từ 200 đến 500 km/h, tương đương sức gió của siêu bão cấp 17 đến bão hủy diệt cấp 29. Chúng được mô tả là có thể làm chao đảo nhà cao tầng cho đến dịch chuyển đảo nhân tạo nhỏ.

Chính vì thế, hình dạng của xe máy lúc này trở nên quan trọng. Các thiết kế bề ngoài của xe từ những mảng lớn cho đến đường viền nhỏ đều được tối ưu theo các nguyên lý khí động học. Mục đích cuối cùng là dòng không khí tiếp xúc với xe chỉ chệch hướng thay vì bị cản trực tiếp như gió đập vào một mặt phẳng hình hộp.

Công thức tính lực cản với hệ số k tượng trưng cho từng hình dạng vật thể

Một ví dụ đơn giản, tính toán cho thấy vật có hình dạng giọt nước đang rơi chịu một lực cản nhỏ hơn 30 lần so với hình hộp, cho dù bạn có thể thấy tiết diện ngang của chúng là như nhau. Lực cản nhỏ hơn khiến người ngồi trên xe và cả xe máy không bị thổi bay khỏi mặt đường. Nó cũng giúp tiết kiệm nhiên liệu cho xe

Như vậy, sự khác biệt từ việc giảm diện tích tiếp xúc và hình dạng của xe máy so với một người đứng trong cơn bão là như thế nào? Theo Perdichizzi, một cơn gió có vận tốc 160 km/h, tương đương trong bão cấp 14 tạo lực đẩy khoảng 1.200 Newton trên mỗi mét vuông. Nó đủ sức để làm dịch chuyển những xe ô tô và bật gốc cây cối.

“Khi ai đó đứng trong cơn bão thế này, họ sẽ phải chịu một lực 900 Newton. Trong khi với cùng một tốc độ chạy xe ở 160km/h, các tay đua sẽ chỉ bị tác dụng một phần nhỏ”, Perdichizzi nói.

Đừng đứng trong cơn bão, hãy ngồi xuống

Vậy là với một chút kiến thức về khí động học, bạn đã có thể giải thích sự khác biệt giữa việc hứng chịu sức gió khi đứng trong một cơn bão so với đi xe máy. Qua đó, chắc hẳn bạn cũng sẽ biết cách ứng phó nếu chẳng may bị mắc kẹt ở bên ngoài nơi trú ẩn với một cơn bão. Đơn giản là chỉ cần giảm diện tích tiếp xúc của cơ thể với dòng không khí. Ngồi xuống và bám vào một vật chắc chắn nếu có thể, bạn sẽ không bị thổi bay trong cơn bão.

Nguồn: GenK