Bộ đồ bơi mô phỏng da cá heo

Ngày nay, các vận động viên bơi lội (VĐV) không thể chiến thắng nếu khoảng cách tính bằng vòng bơi, mà phải giành giật nhau từng phần trăm giây một, như tại Olympic 2008, trong nội dung 100 mét bướm, Michael Phelps đã giành chiến thắng trước Milorad Cavic chỉ với 0,01 giây.

Chừng 10 năm trở lại đây, bộ đồ bơi đã xuất hiện những mẫu có cấu trúc bề mặt mang nhiều rãnh nhỏ phỏng theo da cá heo, nhờ đó lực cản nước(*) ngày càng được chế ngự. 

Một dự án mà các nhà nghiên cứu của ba châu lục đã hướng tới: Đầu tiên, họ đo kích cỡ của 400 VĐV hàng đầu thế giới để xác định hình dạng của sản phẩm tương lai. Tiếp theo, họ thí nghiệm với 100 kết hợp khác nhau từ vật liệu mới tới tạo dáng. Họ mô hình hóa và xác định các điểm trên cơ thể của VĐV bị xoáy nước nhiều nhất. Lực cản trong lúc bơi lớn đến mức người ta khó có thể tưởng tượng được. Nó tương đương với sự cảm nhận khi ta đưa đầu ra ngoài cửa xe hơi đang chạy với vận tốc 145 km/h.

Đồ bơi LZR Racer của hãng Speedo được phát triển từ dự án trên. Hãng nói rằng nó sẽ giảm 10% lực cản của nước và giúp xuất phát nhanh hơn 4%. Rằng nó được làm bằng vật liệu (vải) đặc biệt, dán bằng siêu âm. Rằng một cái giống như khung ép vào cơ thể VĐV làm cho cơ bắp cứng hơn và ổn định hơn (**). Tháng 2/2008, sự xuất hiện của đồ bơi Speedo siêu nhẹ đã gây xáo trộn trong bơi lội. Chỉ trong năm 2008 đã có 40 kỷ lục thế giới được lập với các VĐV mặc nó.

Nhưng nhiều người nghi ngờ về tác dụng thực của nó. VĐV Gary Hall (Mỹ) bày tỏ sự nghi ngờ này “Tôi tin là tất cả những lời khen ngợi về bộ áo bơi mới này chỉ để nhằm đánh lạc hướng những hiệu ứng do doping đem lại”. Tình huống này đã xảy ra vào năm 1976: Đội nữ VĐV bơi lội của CHDC Đức đã đoạt nhiều huy chương và cũng giải thích bằng áo bơi mới. Nhưng thay vào đó là doping. Nhà y học thể thao Klaus Michael Braumann nói “Áo bơi chỉ đóng một vai trò nhỏ thôi” (nhưng như thế cũng đủ để đoạt huy chương vàng rồi).

(*) Lực cản thứ nhất: Nước đặc 800 lần hơn so với không khí, sẽ tác động lập tức lên VĐV một khi anh ta “húc đầu” vào đó. 

Lực cản thứ hai: Khi chuyển động trong nước, sự tiếp xúc giữa nước và da của VĐV sinh ra các dòng xoáy hỗn loạn và từ đó hình thành lực ma sát. 

Lực cản thứ ba: Lực cản tại mặt phân cách giữa không khí và nước khi VĐV di chuyển tại biên giới này (gọi là “lực cản của sóng nước”). 

Các lực cản đều có thể suy giảm được bằng các kỹ xảo bơi lội kiểu mới, nhưng riêng lực cản thứ hai thì các nhà nghiên cứu, VĐV và huấn luyện viên đều … thua. Đó chính là lí do ra đời của bộ đồ bơi da cá heo và đó cũng là lí do để Liên đoàn Bơi lội thế giới (Federation Internationale de Natation – FINA) cấm sử dụng trong thi đấu.

Về nguyên lý: Một vật thể muốn bơi nhanh trong nước phải có hình giọt nước đang rơi. Nhưng ngay cả trong trường hợp này, trên bề mặt tiếp xúc (lớp da) vẫn sinh ra lực ma sát. Nếu vật thể chuyển động chậm thì lực cản này khá nhỏ, nhưng khi chuyển động nhanh, mức độ xoáy hỗn loạn của nước trên bề mặt tiếp xúc cũng gia tăng, vì thế lực ma sát sẽ tăng vọt (theo cấp số nhân).

Về da cá heo: Sở dĩ cá heo bơi nhanh được vì lớp da của nó có cấu tạo làm giảm lực cản của nước. Bề mặt da của nó gồm ba lớp: Màng ngoài cùng làm bằng chất sừng nhẵn rất mỏng, rồi đến biểu bì và chân bì. Trên chân bì có vô số mấu rỗng ruột, tựa như những ống tròn nhỏ nằm trong lớp biểu bì. Những mấu này đàn hồi rất tốt, có thể triệt tiêu phần lớn lực ma sát nước.

Sự mô phỏng: Nếu bề mặt vật thể có độ đàn hồi phù hợp, với những lồi lõm siêu nhỏ, sẽ hấp thu và khéo léo triệt tiêu những xoáy hỗn loạn trên mặt tiếp xúc. Mô phỏng cấu trúc da cá heo, người ta chế tạo một loại (tạm gọi là) cao su đặc biệt rất đàn hồi. Bên trong có vô số mấu rỗng ruột và có ống thông giữa các mấu rỗng này, dẫn một loại dịch nhớt lan ra trên bề mặt, làm cho bề mặt có một màng mỏng trơn nhẵn, giúp giảm bớt ma sát với nước.

(**) Có thời, FINA chấp nhận cho VĐV sử dụng “đồ bơi có thể giảm lực cản của nước”. Từ Olympic 2000 tới Olympic 2008, đồ bơi LZR Racer của hãng Speedo đã vượt lên tất cả để trở thành bộ đồ bơi hỗ trợ tốc độ tốt nhất. Đồ bơi này phải đảm bảo làm giảm sức cản nước lên cơ thể VĐV; và không làm cho họ trở nên vướng víu, nặng nề hơn trong khi bơi. Hãng Speedo đã sử dụng loại vải Spandex với những ô xám trơn láng ở ngực, lưng và chân. Chúng được cấu tạo từ 3 phần (tạm gọi là) vải khâu chìm với nhau (để hạn chế các mối hàn/đường may nổi trên bề mặt bộ đồ bơi).

H1: Đồ bơi (mô phỏng da cá heo) giúp làm giảm lực cản của nước. 

H2: Đồ bơi (burkini) giúp làm … tăng lực cản của nước (vui một chút).