Vì sao một chiếc diều có thể nhấc bổng người lên khỏi mặt đất?

Video ghi lại người đàn ông bay bằng diều tại thành phố Đường Sơn, tỉnh Hà Bắc (Trung Quốc) vào tháng 3-2026 - Nguồn: NEW YORK POST

Đoạn video ghi cảnh một người trẻ đu theo dây diều rồi bị kéo lên cao, lơ lửng trên không tại xã Chợ Mới (An Giang) khiến nhiều người thắc mắc: một chiếc diều bằng vải và khung nhẹ sao có thể nhấc cả một người khỏi mặt đất?

Gió tăng 20%, lực có thể tăng khoảng 44%

Theo Trung tâm Nghiên cứu Glenn của Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Mỹ (NASA), khi diều bay, dòng không khí tạo ra lực khí động tác động lên nó. Lực này thường được tách thành lực nâng và lực cản, rồi truyền xuống người giữ diều qua dây.

NASA mô tả lực nâng của diều bằng công thức:

L = 1/2 × ρ × V² × S × C_L

Trong đó, ρ là mật độ không khí, V là tốc độ tương đối giữa không khí và chiếc diều, S là diện tích diều, còn C_L phụ thuộc vào hình dạng và góc đón gió. 

Trong công thức trên, tốc độ V được bình phương. Điều này khiến lực tăng nhanh hơn tốc độ gió. Nếu các yếu tố khác gần như không đổi, gió tăng 20%, chẳng hạn từ 10 lên 12m/s, lực khí động có thể tăng khoảng 44%. Nếu tăng từ 10 lên 15m/s, lực lý thuyết tăng khoảng 2,25 lần.

Vì vậy, một đợt gió mạnh lên trong thời gian ngắn có thể khiến người đang giữ hoặc bám dây đột ngột chịu lực lớn hơn nhiều so với vài giây trước.

Tuy nhiên, lực nâng của diều không truyền toàn bộ theo phương thẳng đứng xuống người. Dây thường nằm nghiêng, nên lực căng dây vừa kéo ngang vừa kéo lên.

Có thể hình dung đơn giản:

Lực hướng lên = lực căng dây × sin (góc dây)

Trong khi đó, trọng lượng của cơ thể kéo người xuống đất.

Một người nặng 70kg có trọng lượng khoảng 687 N. Nếu dây tạo góc 60 độ so với mặt đất, trong mô hình lý tưởng lực căng cần khoảng 793 N chỉ để phần lực hướng lên cân bằng trọng lượng người đó. Muốn người thực sự tăng tốc đi lên, lực phải lớn hơn mức này.

Nếu góc dây thấp hơn, lực căng cần thiết còn lớn hơn. Với dây nghiêng 45 độ, người 70kg cần khoảng 971 N để cân bằng trọng lượng theo phương thẳng đứng.

Điều đó cho thấy việc một người có bị nhấc lên hay không phụ thuộc cả lực của chiếc diều lẫn góc dây tại thời điểm đó.

NASA cũng lưu ý tốc độ V trong công thức là tốc độ tương đối giữa không khí và diều. Nó không nhất thiết giống hoàn toàn tốc độ gió mà một người cảm nhận khi đứng dưới mặt đất.

Khi chiếc diều gần như đứng yên trên trời, hai giá trị có thể khá gần nhau. Nhưng nếu nó lao ngang qua dòng gió hoặc liên tục đổi hướng, tốc độ tương đối giữa diều và không khí có thể tăng, kéo theo lực khí động lớn hơn.

Nguyên lý này được tận dụng trong những môn như lướt ván bằng diều, khi người điều khiển cho cánh diều di chuyển qua lại trong vùng gió để tạo lực kéo mạnh.

Diều lớn từng tạo lực căng dây tới 15.000 N

Khả năng tạo lực lớn của diều đã được đo trực tiếp trong nhiều nghiên cứu.

Năm 2019, Johannes Oehler và Roland Schmehl thuộc Đại học Công nghệ Delft, Hà Lan, công bố trên tạp chí Khoa học Năng lượng Gió (Wind Energy Science) kết quả nghiên cứu các loại diều mềm dùng để khai thác năng lượng gió trên không.

Một nguyên mẫu có diện tích 40m² từng đạt lực căng dây 15.000 N trong chuyến bay thử năm 2018.

Nếu chỉ quy đổi độ lớn lực để dễ hình dung, 15.000 N gần bằng trọng lượng của một vật có khối lượng hơn 1,5 tấn.

Tất nhiên, đây là diều chuyên dụng và con số này không thể áp vào chiếc diều xuất hiện trong video tại Chợ Mới. Dù vậy vẫn cho thấy một cánh diều lớn hoàn toàn có thể tạo ra lực trên dây vượt xa trọng lượng một người.

Một nghiên cứu đăng trên tạp chí Viễn thám (Remote Sensing) năm 2022 cũng đo trực tiếp một chiếc diều thương mại diện tích 12m², dùng dây dài 24m. Kết quả cho thấy lực căng dây thay đổi theo tốc độ gió, hướng gió và vị trí của diều trong vùng bay.

Vì thế, cùng một chiếc diều và cùng một người giữ dây, lực kéo có thể thay đổi đáng kể chỉ vì diều đổi vị trí hoặc một luồng gió mới đi tới.

Theo Bảo tàng Quốc gia Úc, ngày 12-11-1894, nhà phát minh Lawrence Hargrave nối bốn chiếc diều hộp, gắn một chiếc ghế vào hệ thống rồi tự nâng mình lên khoảng 4,8m tại Stanwell Park, phía nam Sydney. 

Thí nghiệm này được thực hiện trong quá trình Hargrave nghiên cứu những nguyên lý của chuyến bay có người lái.

Các môn thể thao dùng diều kéo ngày nay cũng ghi nhận nhiều trường hợp người chơi bị nhấc khỏi mặt đất ngoài ý muốn.

Một nghiên cứu về 127 người chơi môn xe ba bánh kéo bằng diều tại 17 quốc gia, đăng trên tạp chí Nghiên cứu Phẫu thuật Chỉnh hình (Journal of Orthopaedic Surgery and Research), ghi nhận một cơ chế tai nạn thường gặp là người chơi bị lực của diều nhấc khỏi xe. 

Gió giật đột ngột được các tác giả nêu là một trong những nguyên nhân có thể dẫn tới tình huống này.

Một nghiên cứu khác về 33 tai nạn lướt ván bằng diều và trượt tuyết bằng diều tại Na Uy ghi nhận gió giật là yếu tố góp phần trong 8 vụ. Có trường hợp người chơi bị kéo lên khoảng 7m theo phương thẳng đứng và 15m theo phương ngang sau một đợt gió giật.

Từ đầu năm 2026 đến nay, lưới điện truyền tải đã xảy ra 8 sự cố liên quan đến vi phạm hành lang an toàn lưới điện như thả diều, sử dụng xe cẩu, máy khoan, tời ròng rọc hoặc vận chuyển vật liệu bằng UAV.