Theo một nghiên cứu mới, nếu sử dụng đúng thiết bị hỗ trợ cơ học, thì tốc chạy của con người sẽ có thể tương đương với xe đạp – tức đạt khoảng 20,9 m/s.

man tying his shoes
Lưu ý: Tất cả các con số trong bài đều chỉ là ước tính trên lý thuyết, và đội ngũ nghiên cứu mong muốn sẽ cho ra sản phẩm thử nghiệm trong năm sau. Các số liệu được tính trong trường hợp sử dụng một khung xương trợ lực gắn lò xo, với thiết kế phỏng theo máy phóng.

Trong quá khứ, ta từng chứng kiến rất nhiều dạng khung xương dùng để hỗ trợ người tàn tật, và nếu thiết bị trên thật sự có hiệu quả, thì sẽ có rất nhiều đối tượng mong muốn được sử dụng nó.

Công trình của chúng tôi có thể mở ra một thế hệ thiết bị tăng cường mới cho thể thao, công tác cứu trợ, hành pháp – tất cả các lĩnh vực yêu cầu tới tốc độ,” bài nghiên cứu này viết.

Cơ chế của thiết bị này thực chất là dựa trên xe đạp: bàn đạp mang lại hiệu quả bởi lẽ chúng giúp ta đẩy người về phía trước bất kể trạng thái của chân. Điều này đã giảm bớt số năng lượng bị lãng phí so với khi ta chạy.

Cụ thể, kể cả những vận động viên nhanh nhất cũng không thể tăng tốc mỗi khi nhấc chân ra khỏi mặt đất – họ chỉ có thể lấy tốc độ mỗi lần đạp chân xuống và đẩy cơ thể đi. Trong khi đó, càng chạy nhanh, thì thời gian chân ở trên không lại càng dài hơn.

Vậy ta có thể tận dụng số thời gian lãng phí này như thế nào? Các nhà nghiên cứu của công trình đã tìm hiểu qua nhiều khái niệm khác nhau, để rồi quyết định sử dụng một thiết bị lò xo có cơ chế như máy phóng, giúp đẩy người chạy về phía trước.

Sự khác nhau giữa cơ chế đạp xe và chạy đã cho chúng tôi một phát kiến về loại thiết bị giúp chân có thể hoạt động cả trong không khí,” David Braun, kỹ sư cơ khí của Đại học Vanderbilt đã chia sẻ.

Ý tưởng về việc gắn lò xo vào chân đã tồn tại từ trước đây cả thế kỷ, xong chưa bao giờ thực sự hữu dụng. Còn ở công trình này, đội ngũ nghiên cứu đã sử dụng mô hình máy tính để tạo ra một thiết bị mà trong đó lò xo sẽ lưu giữ năng lượng cho tới khi chân chạm đất.

Giả thiết cơ chế hoạt động của thiết bị. (Sutrisno & Braun, Science Advances, 2020)

Theo các nhà nghiên cứu, năng lượng này sẽ đến từ việc gập chân và đẩy chân lên phía trước. Qua đó, lò xo sẽ nhả năng lượng khi chân chạm đất, đồng thời hỗ trợ cơ thể nhiều hơn.

Ngoài ra, qua phân tích thấy được, để đạt tốc độ cao nhất, lò xo sẽ phải giữ lại 96% năng lượng của mỗi bước đi, rồi chuyển hóa thành gia tốc đẩy về phía trước. Con số 20,9 đạt được ở trên là thông số khi thử nghiệm với một tay đua xe đạp top đầu thế giới, và vì vậy kết quả sẽ chậm hơn ở người bình thường.

Tất nhiên, vẫn tồn tại rất nhiều thử thách, bao gồm việc xử lý lực phát sinh từ độ cao chênh lệch giữa các bước – tuy nhiên các nhà nghiên cứu đã gợi ý rằng, lò xo có thể tự điều chỉnh theo những tốc độ khác nhau, theo cùng cơ chế với bánh răng trên xe đạp.

Như vậy, ngoài việc hỗ trợ công tác cứu hộ và các cá nhân cần tốc độ khi làm việc, bộ khung xương này thậm chí còn có thể khai sinh ra một môn thể thao hoàn toàn mới. Thậm chí, theo các nhà nghiên cứu, thiết bị sẽ sớm có thể được tích hợp nhỏ gọn trong giày.

Chia sẻ với báo giới, Braun nói: “Công trình này đã cho thấy tiềm năng vô hạn của công nghệ, đồng thời chỉ ra các đặc điểm chính cần tập trung để phát triển công nghệ này.”

Theo Science Alert

Tin liên quan: