một curling nho nhỏ lại ẩn chứa một nguyên lý vật lý đặc biệt

Một mối quan hệ không ai ngờ giữa curling và vật lý! Điểm số chính là phụ thuộc vào nó.

Curling là một trong những môn thể thao khác thường trong Thế vận hội mùa đông và thường được so sánh với shuffle-board. Nhiều người nghĩ rằng curling là một môn thể thao nhàm chán, không chỉ thiếu đi sự thú vị của môn trượt băng tốc độ mà còn thiếu đi vẻ đẹp của môn trượt băng nghệ thuật, chưa kể đến sự đối đầu khốc liệt của môn khúc côn cầu trên băng. Nhưng chỉ cần một người ném bi đá ra ngoài, rồi từ phía sau hét lên, cả hai có dùng chổi chà lên mặt đá?

Nhưng đừng coi thường curling.

Khi bắt đầu trò chơi, một vận động viên ném bóng sẽ đẩy ra một viên bi đá lăn tròn nặng 42 pound (tương đương 19 kg), và hai đồng đội sẽ nhanh chóng lau mặt băng phía trước đường trượt bằng bàn chải trên tay. Hành động quét này sẽ làm tăng nhiệt độ của băng và làm cho bề mặt băng trở nên nhẵn mịn, từ đó làm giảm ma sát giữa bi đá và bề mặt băng. Đá uốn lượn xa dần trên mặt băng và dần trở thành một đường thẳng, mục tiêu cuối cùng của các cầu thủ là làm sao để nó lọt vào giữa khung thành.

Miễn là nó vượt qua tất cả bi đá của đối thủ gần tâm tròn nhất, có thể ghi điểm, và đội có điểm cao nhất sẽ chiến thắng.

Mark Shegelski, một giáo sư vật lý từ Đại học Columbia (UNBC), đã xuất bản một số bài báo khoa học về các nguyên tắc vật lý của curling , giúp chúng ta khám phá bức màn khoa học của curling .

Ma sát và ghi điểm

Ma sát là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chuyển động của bi đá.

Một khi tốc độ của bi đá chậm lại, nó sẽ bắt đầu chệch hướng theo một hướng và đường đi trở thành một vòng cung. Nếu nó bị lệch ngược chiều kim đồng hồ, bi đá sẽ xoay sang trái. Nếu nó theo chiều kim đồng hồ, nó sẽ xoay sang phải.

Đối với một viên bi đá quay ngược chiều kim đồng hồ, ở nửa phía trước của nó, hướng chuyển động của nó là bên trái và hướng ma sát ngược lại với bên phải. Trong nửa sau của nó, chiều chuyển động là sang phải nên hướng của lực  ma sát là sang trái. Điều quan trọng nhất là độ ma sát giữa mặt trước và mặt sau của bi đá không đều nhau.

Điều này là do bi đá  có xu hướng nghiêng về phía trước khi trượt trên mặt băng. Nửa bước thứ nhất sẽ tạo ra lực nhiều hơn nửa bước sau nên lực ma sát tương đối sẽ lớn hơn.

Nếu bạn thử nghiệm với một chiếc cốc úp ngược trên mặt bàn nhẵn, bạn sẽ thấy chiếc cốc xoay sang phải. Vì lực ma sát ở mặt sau của cốc (chiều quay bên là sang phải) nhỏ hơn ở mặt trước (chiều quay của cốc là sang trái). Nhưng khi các vận động viên điên cuồng lau băng bằng bàn chải, bi đá cho kết quả khác hẳn.

Shegelski tin rằng áp suất cao tạo ra bởi sự chà xát của người chơi làm ấm bề ​​mặt băng phía trước bi đá, tạo thành một màng chất lỏng rất mỏng. Nước đá tan chảy đóng vai trò như chất bôi trơn, làm cho ma sát phía trước của cuộn tròn nhỏ hơn. Lúc này lực ma sát của phần trước của hòn đá uốn sang phải nhỏ hơn lực ma sát của phần sau về bên trái nên hòn đá quăn quay sang trái để chuyển động về phía trước.

Giáo sư Mark Shegelski đã biến mô hình chuyển động curling  thành một công thức vật lý

Curling 

Sân trượt băng không phải là mặt băng nhẵn như xe trượt tuyết hay trượt băng nghệ thuật. Ngược lại, máy làm đá phun một lớp hạt nước li ti lên bề mặt băng đã đóng băng tạo thành một bề mặt chấm, nên trên bề mặt sân băng sẽ có nhiều hạt băng nhỏ lồi lõm. Shegelski nói, “Nó giống như có nhiều thung lũng nhỏ ở giữa gò đất.”

Theo Shegelski, nếu là một mặt băng nhẵn, thì người chơi khó có thể điều chỉnh nó đến chân đế tròn. Nhưng nếu có giọt nước được rắc trên bề mặt đường đua, nó có thể đảm bảo rằng các vận động viên có thể thay đổi ma sát giữa đá uốn và mặt băng bằng cách gạt băng.

Ngoài ra, chất liệu của đá uốn được làm bằng loại đá hoa cương đặc biệt có khả năng chống thấm nước tốt, mặt đáy hơi nghiêng. Tính năng “chống thấm nước” này giúp đá uốn không bị hấp phụ và mắc kẹt trên bề mặt băng.

Mục đích của việc quyét băng 

Trong các cuộc thi đấu curling, quét băng là một động tác quan trọng. Sau khi ném bi đá, nó sẽ thay đổi đường đi của bi đá .

Shegelski nói rằng hành động chà xát làm nóng bề mặt băng và giảm ma sát, do đó góc quay của đá uốn nhỏ hơn, do đó làm cho đường đi của nó thẳng hơn. So với không có sự can thiệp, chà mạnh lên bề mặt băng phía trước bi đá có thể làm cho bi đá di chuyển xa hơn vài mét, hoặc thậm chí xa hơn nữa . Nhưng Shegelski cũng nói: “Nếu người ném bóng ném đá quá nhanh, người quét băng không thể làm gì. Nhưng nếu tốc độ phù hợp, những người chơi khác có thể dẫn bi đá về đích”.

Mặc dù không có yêu cầu về thể chất đối với vận động viên ném bi đá, nhưng mỗi vận động viên chịu trách nhiệm ném bi đá cần phải duy trì một thể trạng tốt.

Người quét băng sẽ tạo nhiều áp lực lên bề mặt băng bằng cách đặt trọng lượng của chúng lên bàn chải. Nhưng “để di chuyển bàn chải qua lại nhanh chóng và đồng thời áp lực cường độ cao lên bề mặt băng, bạn cần phải có cánh tay, cơ lưng và các cơ thân khác khỏe mạnh.”

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *