Băng phẳng và băng mấp mô, thứ nào trơn hơn?

Trên sàn nhà đánh thật bóng dễ trơn tuột hơn trên sàn nhà thường. Có lẽ trên băng cũng giống thế mới phải, nghĩa là băng phẳng phải trơn hơn băng mặt lồi mặt lõm, mấp mô. Nhưng thực tế lại trái với tiên tri đó.

Một vật ấn xuống lên diện tích càng nhỏ, thì áp suất nó gây ra càng mạnh (Ảnh: : mwvphotography)

Nếu có dịp kéo một xe trượt tuyết băng chở thật nặng qua mặt băng mấp mô, bạn sẽ thấy chiếc xe nhẹ hơn đi trên mặt băng phẳng rất nhiều. Mặt băng mấp mô trơn hơn mặt băng phẳng lỳ! Điều đó được biện minh như sau: Tính trơn của băng không trông cậy vào sự bằng phẳng, mà hoàn toàn do một lí do khác. Đó là điểm nóng chảy của băng giảm đi khi tăng áp suất.

Ta hãy phân tích xem có điều gì xảy ra khi trượt băng trên giày trượt hoặc bằng xe trượt tuyết. Đứng trên giày trượt, chúng ta tựa trên một diện tích rất nhỏ, tổng số chỉ độ mấy milithước vuông. Trọng lượng toàn thân ta nén cả trên cái diện tích bé nhỏ ấy, tạo ra một lực rất lớn. Dưới áp suất lớn, băng tan ở nhiệt độ cơ thể thấp. Lúc ấy, giữa đế giày trượt và băng có một lớp nước mỏng. Thế là người trượt băng đi được.

Và khi chân anh ta vừa di chuyển đến nơi khác, thì lập tức ở đó lại xảy ra hiện tượng giống như trên, nghĩa là băng dưới chân anh ta chuyển sang một lớp nước mỏng. Trong tất cả các vật tồn tại trong tự nhiên, chỉ một mình băng có tính chất ấy. Một nhà vật lý Xô Viết đã gán cho “vật trơn duy nhất trong tự nhiên”. Những vật khác tuy bằng phẳng nhưng không trơn.

Bây giờ, ta trở lại vấn đề băng bằng phẳng và băng mấp mô, thứ nào trơn hơn. Theo lý thuyết, như nhau vật ấn xuống lên diện tích càng nhỏ, thì áp suất nó gây ra càng mạnh. Vậy thì, người trượt băng sẽ tác dụng lên trên đế tựa một áp suất lớn hơn khi đứng trên băng phẳng lỳ hay khi đứng trên băng mấp mô? Rõ ràng là khi đứng trên băng mấp mô. Bởi vì ở đây, họ chỉ đè lên một diện tích rất nhỏ chỗ nhô lên hay phồng ra của mặt băng mà thôi. Mà áp suất trên băng càng lớn, thì băng tan càng nhanh, và do đó băng càng trơn (nếu đế giày đủ rộng).

Nếu đế hẹp thì những điều biện minh trên không thích hợp nữa. Vì trong trường hợp đó, đế tựa sẽ khía sâu vào những chỗ băng nhô ra, và hiện tại, sinh lực di chuyển đã bị tiêu hao vào việc khía băng.