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

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

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

Nếu có dịp kéo một xe trượt 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 giải thích như sau: Tính trơn của băng không phụ thuộc vào sự bằng phẳng, mà hoàn toàn do một nguyên nhân 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. Đứng trên giày trượt, chúng ta tựa trên một diện tích rất nhỏ, tổng cộng chỉ độ mấy milimét 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 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 biến thành một lớp nước mỏng. Trong tất cả các vật tồn tại trong thiên nhiên, chỉ một mình băng có tính chất ấy. Một nhà vật lý Xô Viết đã gọi nó là "vật trơn duy nhất trong thiên 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, cùng một vật đè nặng 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 lồi 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 giải thích trên không thích hợp nữa. Vì trong trường hợp đó, đế tựa sẽ khía sâu vào những chỗ băng nhô ra, và lúc này, năng lượng chuyển động đã bị tiêu hao vào việc khía băng.