Bobsleigh, luge và skeleton là ba môn lao xe trượt xuống một lòng máng băng dài khoảng 1,2–1,6 km với hàng chục khúc cua nghiêng. Bobsleigh có hai hoặc bốn người ngồi trong chiếc xe có vỏ; luge là một hoặc hai người nằm ngửa, chân đi trước; skeleton là một người nằm sấp, đầu đi trước. Tốc độ có thể vượt 130–150 km/h, và ở các khúc cua, vận động viên chịu lực ép tới vài lần trọng lượng cơ thể. Trọng lực làm động cơ, còn vật lý quyết định ai về đích nhanh hơn vài phần trăm giây.
Ba môn, ba tư thế
| Bobsleigh | Luge | Skeleton | |
|---|---|---|---|
| Số người | 2 hoặc 4 (nữ có cả nội dung một người, monobob) | 1 hoặc 2 | 1 |
| Tư thế | Ngồi trong xe có vỏ, người lái ở trước, người phanh ở sau | Nằm ngửa, chân đi trước | Nằm sấp, đầu đi trước, cằm cách băng vài centimét |
| Xuất phát | Chạy đẩy xe khoảng 50 m rồi nhảy vào | Ngồi, kéo tay vào tay nắm rồi đẩy tay trên băng | Chạy đẩy xe rồi nhào lên nằm sấp |
| Lái | Dây lái nối với càng trước | Ép bắp chân vào càng trượt, dịch vai | Dịch vai, đầu gối, đầu, ngón chân |
| Tốc độ tối đa thường gặp | khoảng 130–150 km/h | khoảng 130–150 km/h, nhanh nhất trong ba môn | khoảng 120–140 km/h |
Tốc độ cao nhất được ghi nhận của luge là khoảng 154 km/h, do Manuel Pfister (Áo) đạt được trong đợt chạy thử ở đường đua Whistler (Canada) năm 2009, trước Thế vận hội mùa đông Vancouver 2010.
Động cơ duy nhất: trọng lực
Xe trượt không có động cơ. Năng lượng đến từ độ cao: đường đua có độ chênh khoảng 100–150 m giữa điểm xuất phát và điểm về đích. Thế năng biến thành động năng, trừ đi phần mất do ma sát với băng và sức cản không khí.
Nếu không có ma sát và sức cản, một vật rơi từ độ cao 120 m sẽ đạt tốc độ √(2·g·h) ≈ 48 m/s, tức khoảng 175 km/h. Thực tế vận động viên đạt khoảng 130–150 km/h, cho thấy sức cản không khí và ma sát lấy đi một phần đáng kể năng lượng.
Vì sao xuất phát lại quan trọng đến vậy
Trong bobsleigh và skeleton, vận động viên chạy đẩy xe ở đoạn đầu. Vài phần mười giây nhanh hơn ở đoạn đẩy có thể thành gần nửa giây ở đích. Lý do: tốc độ cao hơn ngay từ đầu được giữ suốt quãng đường (quán tính), cộng thêm vào tốc độ do trọng lực mang lại. Vận động viên bobsleigh thường có nền tảng điền kinh — chạy nước rút, ném đẩy — vì cần sức bật và sức mạnh để đẩy chiếc xe nặng.
Khối lượng: nặng hơn thì nhanh hơn
Trong chân không, vật nặng và nhẹ rơi như nhau. Nhưng trên đường đua, có sức cản không khí. Lực kéo xuống dốc tỉ lệ với khối lượng, còn sức cản không khí phụ thuộc chủ yếu vào hình dạng và tốc độ, không tăng theo khối lượng. Vì vậy, xe trượt nặng hơn có tỉ lệ "lực kéo / lực cản" lớn hơn, đạt tốc độ cao hơn.
Để công bằng, các liên đoàn quy định khối lượng tối đa của xe cộng vận động viên. Ví dụ trong bobsleigh bốn người, tổng khối lượng tối đa khoảng 630 kg; đội nhẹ hơn được phép gắn thêm tạ vào xe để đạt mức tối đa. Trong luge, vận động viên nhẹ được mang thêm tạ trên người theo bảng quy định.
Khúc cua nghiêng và lực ép
Các khúc cua trên đường đua được làm nghiêng rất mạnh, có chỗ gần thẳng đứng. Như bài về lực hướng tâm đã giải thích, mặt nghiêng giúp phản lực của băng cung cấp lực hướng tâm. Ở tốc độ 130 km/h qua khúc cua bán kính khoảng 20–30 m, gia tốc hướng tâm có thể vượt 4–5 lần g. Vận động viên bị ép xuống xe với lực gấp 4–5 lần trọng lượng, đầu như nặng hàng chục kilôgam, phải giữ cổ cứng để không chạm băng.
Đường đi tối ưu trong khúc cua là một nghệ thuật: đi quá cao trên thành cua thì quãng đường dài hơn; đi quá thấp thì dễ bị "trượt" ra khỏi đường cong đẹp, va thành. Mỗi lần va thành, xe mất tốc độ.
An toàn: bài học đau lòng năm 2010
Tốc độ cao và lực lớn khiến các môn này có rủi ro. Ngày 12 tháng 2 năm 2010, vận động viên luge người Gruzia Nodar Kumaritashvili tử nạn trong lượt chạy tập ở đường đua Whistler, ngay trước lễ khai mạc Thế vận hội Vancouver, khi văng khỏi đường đua ở khúc cua cuối với tốc độ khoảng 144 km/h. Sau tai nạn, ban tổ chức dời điểm xuất phát xuống thấp hơn để giảm tốc độ và lắp thêm tường bảo vệ. Liên đoàn Luge Quốc tế cũng đưa ra hướng dẫn giới hạn tốc độ thiết kế cho các đường đua xây mới.
Ma sát của lưỡi trượt
Lưỡi trượt (runner) bằng thép được đánh bóng tỉ mỉ. Luật cấm làm nóng lưỡi trượt (vì lưỡi nóng làm tan băng, giảm ma sát) và nhiệt độ lưỡi trượt được kiểm tra trước mỗi lượt chạy, phải không chênh quá vài độ so với nhiệt độ của lưỡi mẫu đặt ngoài trời. Đây là ví dụ cho thấy cơ chế ma sát của băng — liên quan tới lớp nước bề mặt — được tính tới cả trong luật thi đấu.
Đội bobsleigh Jamaica và những câu chuyện nhiệt đới
Năm 1988, tại Thế vận hội mùa đông Calgary (Canada), đội bobsleigh của Jamaica — quốc đảo nhiệt đới chưa từng có tuyết — gây xúc động khi tham dự. Trong một lượt chạy, xe của họ bị lật; các vận động viên đẩy xe về đích trong tiếng vỗ tay của khán giả. Câu chuyện được dựng thành phim Cool Runnings (1993), tuy có nhiều chi tiết hư cấu. Bài riêng về Thế vận hội mùa đông và các nước nhiệt đới có thêm những câu chuyện tương tự.
Góc nhìn hôm nay: mô hình đường đua trên bàn
- Dùng ống nhựa xẻ đôi hoặc đường ray xe đồ chơi, làm một đường dốc có vài khúc cua nghiêng.
- Thả hai xe đồ chơi giống nhau, một xe gắn thêm cục đất nặn cho nặng: xem xe nào về trước.
- Thử thay độ nghiêng khúc cua: nghiêng ít, xe văng ra ngoài; nghiêng nhiều, xe bám tốt.
- Khi xem các môn này ở Thế vận hội, chú ý thời gian đoạn xuất phát (start time) hiện trên màn hình — nó báo trước khá chính xác ai sẽ về đích nhanh.
Câu hỏi thường gặp
Bobsleigh, luge và skeleton khác nhau thế nào?
Bobsleigh có hai hoặc bốn người ngồi trong xe có vỏ và dây lái. Luge là một hoặc hai người nằm ngửa, chân đi trước. Skeleton là một người nằm sấp, đầu đi trước. Cả ba đều lao xuống cùng loại lòng máng băng có nhiều khúc cua nghiêng.
Xe trượt lòng máng băng chạy nhanh cỡ nào?
Tốc độ thường đạt khoảng 120 đến 150 km/h tuỳ môn và đường đua. Luge là môn nhanh nhất; tốc độ cao nhất được ghi nhận khoảng 154 km/h tại đường đua Whistler, Canada, năm 2009.
Vì sao xe trượt nặng hơn lại nhanh hơn?
Lực kéo xe xuống dốc tỉ lệ với khối lượng, còn sức cản không khí chủ yếu phụ thuộc hình dạng và tốc độ. Xe nặng hơn có tỉ lệ lực kéo so với lực cản lớn hơn nên nhanh hơn, vì vậy luật quy định khối lượng tối đa.
Vận động viên chịu lực bao nhiêu ở khúc cua?
Ở tốc độ khoảng 130 km/h qua các khúc cua nghiêng, gia tốc hướng tâm có thể vượt 4 đến 5 lần gia tốc trọng trường. Vận động viên bị ép xuống xe với lực gấp nhiều lần trọng lượng và phải giữ cổ rất cứng.
Vì sao lưỡi trượt bị kiểm tra nhiệt độ?
Vì lưỡi trượt nóng làm tan băng và giảm ma sát, giúp xe nhanh hơn một cách không công bằng. Luật cấm làm nóng lưỡi trượt và nhiệt độ được so với một lưỡi mẫu trước mỗi lượt chạy.