Vì sao tắc kè bông thè lưỡi nhanh không kịp nhìn?

Các nhà khoa học Anh tại ĐH Oxford (Anh) đã xây dựng mô hình toán học nhằm giải thích hoạt động siêu nhanh của lưỡi tắc kè bông.

Căn cứ trên 20 phương trình toán học, nhóm nghiên cứu có thể giải mã cơ chế hoạt động và năng lực vốn có để lưỡi tắc kè bông có thể phóng ra cực nhanh để bắt côn trùng.

Tắc kè bông có thể thè lưỡi dài gấp đôi cơ thể

Lưỡi tắc kè bông có thể thè ra dài gấp đôi chiều dài cơ thể. Nghiên cứu trước đây cho thấy nếu so sánh với tốc độ khởi động xe hơi, lưỡi tắc kè có thể tăng tốc từ 0 đến 96 km/giờ chỉ trong 1/100 giây.

TS Derek Moulton giải thích: “Bạn có thể thấy các phương trình chúng tôi nêu ra là phức tạp nhưng bên trong đó chỉ đơn giản là theo định luật 2 của Newton, liên quan đến tình trạng cân bằng giữa lực và gia tốc. Theo thuật ngữ toán học, chúng tôi sử dụng lý thuyết đàn hồi phi tuyến tính, tính toán năng lượng có thể phát ra từ những lớp lưỡi khác nhau rồi sau đó chuyển năng lượng tiềm năng đó thành mô hình năng lượng động lực học làm động năng cho chiếc lưỡi.

Nhóm nghiên cứu thực hiện hàng loạt quan sát và thí nghiệm nhằm phát triển mô hình toán học để giải thích hoạt động của chiếc lưỡi điêu luyện này. Theo đó, lưỡi tắc kè bông vận động nhờ vào những mô co giãn đặc biệt ở lưỡi. Xương ở gốc lưỡi được bao quanh bởi từ 10-15 lớp mô sợi cực mỏng và tiếp theo đó là cơ. Các phương trình là những mô hình mô phỏng theo cơ chế hoạt động của từng lớp sợi mỏng tương tác với những lớp khác. Sự cân bằng giữa lực và năng lượng chứa đựng trong những lớp khác nhau trong khi cơ là lớp ngoài cùng tác động ngược vào nhau tạo nên toàn bộ chuyển động.

Nhóm nghiên cứu khẳng định phát hiện này rất hữu ích trong khoa học phỏng sinh - nghiên cứu ứng dụng mô phỏng tự nhiên trong kỹ thuật và thiết kế. Mô hình này sẽ có nhiều ứng dụng để thiết kế vật liệu mềm và đàn hồi - thí dụ như cho ngành chế tạo robot.