Vì sao khi bị ngã từ trên cao, mèo vẫn bình yên rơi xuống đất?
Mèo có một bản lĩnh khiến nhiều người kinh ngạc: khi ngã từ trên cao xuống, nó thường không rơi trong tư thế lộn xộn mà có thể xoay người rất nhanh, đưa bốn chân hướng xuống đất để tiếp đất an toàn. Lúc mới rơi, lưng mèo có thể hướng xuống dưới, bốn chân chổng lên trời, nhưng chỉ trong khoảnh khắc, nó đã chuyển thành tư thế lưng hướng lên, chân hướng xuống. Nhờ móng vuốt có đệm thịt dày và các khớp chân linh hoạt, mèo có thể “tiếp đất” khá an toàn.
Từ cuối thế kỷ XIX, một nhà vật lý đã rất quan tâm đến tuyệt kỹ xoay mình trên không của mèo. Ông dùng máy ảnh tốc độ cao ghi lại toàn bộ quá trình mèo rơi và phát hiện mèo chỉ cần khoảng 1/8 giây để xoay người. Theo cơ học, nếu không có mô men ngoại lực, một vật ban đầu không xoay thì sẽ không tự xoay. Khi mèo bắt đầu rơi, nó không quay, trong quá trình rơi lại gần như không chịu mô men ngoại lực đáng kể, vậy lẽ ra nó phải giữ nguyên tư thế cho đến khi chạm đất. Vậy mèo đã xoay người bằng cách nào?
Có người cho rằng mèo xoay được là nhờ quật nhanh chiếc đuôi sang một phía. Theo nguyên lý bảo toàn động lượng góc, khi mèo quật đuôi về một bên, thân nó sẽ xoay theo hướng ngược lại.
Tuy nhiên, tính toán cho thấy nếu chỉ dựa vào chiếc đuôi để xoay mình trong 1/8 giây, mèo phải quật đuôi hàng chục vòng mới đủ, chẳng khác nào cánh quạt máy bay. Điều đó rõ ràng không phù hợp với thực tế.
Các nhà vật lý sau đó vừa chụp ảnh, vừa ghi hình, đồng thời xây dựng mô hình lý thuyết và dùng máy tính để tính toán. Kết luận là trong quá trình rơi, mèo chủ yếu dựa vào cột sống rất linh hoạt để lần lượt vặn cong cơ thể theo nhiều hướng, từ đó xoay chuyển thân mình. Khi được buông ra, động lượng góc ban đầu của mèo bằng không. Trong lúc rơi, dù chịu tác dụng của trọng lực, nhưng trọng lực đi qua khối tâm nên mô men ngoại lực gần như bằng không. Vì vậy, động lượng góc toàn thân mèo luôn được duy trì gần bằng không.
Khi rơi từ cao xuống, mèo xoay mình theo bản năng. Nó có thể duỗi đuôi và quật theo hướng ngược lại để cân bằng, đồng thời co duỗi thân mình và tứ chi rất khéo, điều chỉnh sự phân bố khối lượng toàn thân. Nhờ vậy, mèo xoay người mà vẫn giữ tổng động lượng góc gần bằng không, rồi đưa chân xuống dưới trước khi chạm đất.
Trong các môn thể thao như nhảy cầu hay thể dục trên không, vận động viên cũng phải hoàn thành các động tác lộn và xoay trong vài giây ngắn ngủi. Dù động tác phức tạp hơn nhiều so với mèo, nguyên lý vật lý phía sau lại có điểm tương tự. Các phi công vũ trụ khi ở trạng thái mất trọng lượng cũng cần học cách điều khiển cơ thể trong không gian theo những nguyên tắc tương tự để tiến, lùi hoặc xoay người.
