ฟิสิกส์ของสเก็ตน้ำแข็งคืออะไร

Ice-Skating-Physics

การเล่นกีฬา ทำกิจกรรมรอบตัวนั้น มองภายนอกอาจจะเป็นการกระทำแบบทั่วไป แต่ความจริงแล้วหากเราต้องการจะเล่นกีฬาให้ดีขึ้นกว่าเดิม อาจจะต้องมีการนำวิทยาศาสตร์ทางการกีฬามาใช้ควบคู่กันไปด้วย กีฬาอย่างสเก็ตน้ำแข็งเองก็เช่นกัน ภายใต้ลีลาที่อ่อนช้อย สวยงาม งดงามนั้นมีเรื่องของวิทยาศาสตร์อย่างฟิสิกส์ซ่อนอยู่ คิดไม่ถึงใช่ไหมล่ะ

น้ำแข็งลื่นเพราะอะไร

กีฬาสเก็ตน้ำแข็งนั้น หลายคนที่ไม่ทราบอาจจะคิดว่า ผู้เล่นเคลื่อนตัวไปข้างหน้าได้เพราะการลื่นไถลไปตามแนวน้ำแข็งที่ละลาย น้ำแข็งละลายจากแรงกด แรงเสียดสี อุณหภูมิ เรื่องนี้พอเราคิดตามหลักวิทยาศาตร์กลับไม่ใช่ทั้งหมด แน่นอนว่าสเก็ตน้ำแข็งมีทั้งแรงกด และแรงเสียดทานจริง แต่สิ่งที่จะทำให้เราเคลื่อนตัวไถลไปตามความลื่นอย่างที่เข้าใจนั้น เกิดจากสิ่งที่เรียกกันว่า Quasi-Fluid Layer เรียกเป็นภาษาไทยว่า ชั้นคล้ายน้ำ ต่างหาก สิ่งนี้จะทำให้น้ำแข็งลื่นอย่างที่เราเข้าใจ อธิบายหลักการได้ว่าถ้าน้ำแข็งมีอุณหภูมิมากขึ้นชั้นนี้ก็จะมากขึ้นทำให้น้ำแข็งลื่นมากขึ้น กลับกันหากอุณหภูมิลดลงจะทำให้ชั้นคล้ายน้ำมีน้อยลงจนทำให้น้ำแข็งฝืดด้วย ไม่เพียงเท่านั้นชั้นคล้ายน้ำจะทำให้น้ำแข็งนิ่มลงเหมาะกับการเล่นสเก็ตอีกทางหนึ่ง

รองเท้าสเก็ต

รองเท้าสเก็ตถือว่าเป็นอีกหนึ่งไอเทมสำคัญมากของการเล่นสเก็ตน้ำแข็ง ภายใต้รองเท้าอันสวยงามมีเรื่องราวของวิทยาศาสตร์ซ่อนอยู่ โดยเฉพาะตำแหน่งของใบมีด มีการคิดค้นมาเป็นอย่างดีทางวิทยาศาสตร์ มุมของใบมีด มีการคิดมาเป็นอย่างดีว่าจะต้องใช้มุมอย่างไร จึงจะสามารถทรงตัวบน้ำแข็งได้เป็นอย่างดี อย่างหัวรองเท้าที่มีการหักใบมีดขึ้นมาเป็นรอยบากเพื่อใช้สำหรับการเบรก

การเคลื่อนตัวของนักสเก็ต

เวลาเราดูนักสเก็ตน้ำแข็งเคลื่อนตัวไปด้านหน้า หรือ ด้านหลัง ถ้าใครจำได้จะเห็นว่าเค้าจะใช้ขอบใบมีดถีบตัวไปทางด้านหลังเพื่อผลักตัวเองไปข้างหน้า เรื่องนี้อาจจะมองว่าเป็นท่าทางที่ทำออกไปตามสัญชาติญาณ แท้จริงแล้วเรื่องนี้มีวิทยาศาสตร์ฟิสิกส์ซ่อนอยู่ กล่าวคือ การส่งแรงลักษณะดังกล่าวจะสอดคล้องกับกฎของนิวตันในข้อที่สามว่า แรงกิริยา จะเท่ากับ แรงปฏิกิริยา จากกฎนี้ทำให้นักสเก็ตต้องออกท่าทางดังกล่าว ยิ่งส่งแรงไปด้านหลังมากก็ยิ่งผลักไปด้านหน้าเร็วมากขึ้นตามลำดับ

การหมุนตัว

อีกหนึ่งแอ็คชั่นสำคัญของการเล่นสเก็ตน้ำแข็งสายลีลา นั่นก็คือ ท่าทางอันอ่อนช้อยงดงาม ท่าหลักอีกท่าหนึ่งที่นักเล่นสเก็ตน้ำแข็งต้องทำได้ในระดับมืออาชีพก็คือ ท่าหมุนตัว เราเคยเห็นไหมว่าเค้าจะมีการหมุนตัวอย่างรวดเร็วหลายรอบติดกันพร้อมกับทรงตัวไปด้วย เรื่องนี้มีฟิสิกส์ของสเก็ตน้ำแข็งซ่อนอยู่ อย่างแรกเลยการจะหมุนตัวเร็วได้นั้นจะต้องทรงตัวให้อยู่ก่อน ตามด้วยต้องทำให้เกิดแรงที่ชื่อว่า แรงทอร์ค (แรงบิด) อธิบายความว่ามันคือแรงที่พยายามจะหมุนมวล ตามด้วยกฎสำคัญก็คือ กฎการอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุม อธิบายง่ายๆ ว่าการหมุนแต่ละครั้งแรงจะกระจายออกไปรอบตัวจนทำให้หมุนได้ช้า แต่พอแรงไม่ได้กระจายออกไปผลก็คือจะทำให้การหมุนต่อรอบนั้นเร็วขึ้น กฎข้อนี้จะทำให้เราเห็นว่าหากนักสเก็ตน้ำแข็งจะหมุนตัวพวกเค้าจะหมุนช้าๆ แล้วกางแขนออกจากนั้นจะค่อยๆ หุบแขนเข้าหาลำตัวจนกลายเป็นเอาแขนไขว้กันบนหน้าอกแล้วจะทำให้การหมุนต่อรอบนั้นเร็วขึ้น เมื่อทำความเร็วกับรอบได้ตามต้องการก็จะผ่อนแรงบิด แรงหมุนนั้นด้วยการกางแขนออกอีกครั้ง พร้อมกับกางขาวาดออกไปด้วย

เห็นไหมว่ากีฬาที่มองดูภายนอกเหมือนกับเป็นงานศิลปะบนผืนน้ำแข็งอย่าง สเก็ตน้ำแข็งนั้น แท้จริงแล้วซ่อนเรื่องฟิสิกส์เอาไว้ได้อย่างน่าสนใจทีเดียว