Thế vận hội 2020 có thể đến hơi muộn do đại dịch, nhưng không có dấu hiệu chậm chạp nào từ các vận động viên trên đường đua.
Các kỷ lục thế giới đã bị xô đổ trong những tuần qua, và một yếu tố đằng sau điều này có thể là công nghệ được sử dụng trong đường đua.
Bài viết này giúp xem xét kỹ hơn về khoa học vật liệu đằng sau bề mặt đường đua và những câu chuyện thú vị xung quanh.
Đôi nét
Các đường đua điền kinh đã trải qua một chặng đường dài trong 50 năm qua. Những gì đã từng là cơ sở vật chất của than xỉ, đá phiến sét và đá bây giờ chủ yếu là các bề mặt bằng cao su được đặt trên một mặt đường bê tông và được gọi là “all-weather”, có nghĩa là chúng có thể được sử dụng hầu như ngay sau khi có mưa.
Bề mặt đường đua điền kinh tổng hợp hoàn toàn đầu tiên – được biết đến với tên thương hiệu “Tartan™” – được công ty 3M sản xuất tại Hoa Kỳ vào cuối những năm 1960 và ban đầu được phát triển cho ngành công nghiệp ngựa.
Việc sử dụng bề mặt Tartan Track đầu tiên được ghi nhận ở Anh là một cuộc thi nhảy xa được tổ chức tại Trung tâm Thể thao Xanh Norman ở Solihull vào ngày 16 tháng 9 năm 1967. Sau đó năm bề mặt Tartan ™ được sử dụng bởi các vận động viên thi đấu trong Thế vận hội Mùa hè 1968 tại Thành phố Mexico.
Từ bề mặt ban đầu này, vô số bề mặt đường đua “cao su” tương tự hiện đã được phát triển bởi các công ty trên toàn thế giới.
Ngày nay, có rất nhiều loại bề mặt đường đua tổng hợp khác nhau có sẵn. Tuy nhiên, tất cả đều chia thành hai loại rõ ràng: xốp (porous) và không xốp (non-porous).
- Xốp – Bề mặt rãnh xốp được thiết kế để nước sẽ chảy qua bề mặt để mặt đường bên dưới đồng thời cho phép hơi ẩm thoát ra ngoài. Trong hầu hết các trường hợp, đường đua (Track) kết hợp một lớp nền phụ bằng nhựa đường xốp để nước tiếp tục di chuyển nhanh chóng đến hệ thống thoát nước được lắp đặt trong một cơ sở tổng hợp.
- Không xốp – Bề mặt rãnh không xốp được thiết kế để nước không thấm vào bề mặt. Nước được loại bỏ theo độ dốc và dòng chảy hấp dẫn đến hệ thống thoát nước trên bề mặt. Nó là rất quan trọng đối với sự thành công của một bề mặt không xốp, thoát nước đầy đủ và cốt liệu cơ bản thiết kế loại bỏ nước từ bên dưới bề mặt.
Hóa học đằng sau
Thế vận hội Tokyo 2020 sử dụng bề mặt đường đua của Mondo được thiết kế đặc biệt làm từ cao su. Cao su là một polymer đàn hồi: nó trở lại hình dạng ban đầu khi bị biến dạng.
Mondo Track
- Lớp cao su lưu hóa: Quá trình lưu hóa (xử lý cao su với lưu huỳnh) làm tăng độ cứng của cao su bằng cách hình thành các liên kết chéo giữa các phần của chuỗi polymer. Hạt cao su bán lưu hóa hình thành liên kết phân tử với ma trận cao su lưu hóa, cải thiện độ đàn hồi và khả năng hấp thụ sốc.
- Bề mặt dập nổi: Kết cấu của bề mặt đường đua giúp cải thiện khả năng chống trượt và độ bám đường. Cách tiếp cận, được gọi là phun nước không định hướng, giúp nước thoát khỏi bề mặt và tăng cường độ bám.
- Tế bào kết nối không khí: Các lớp dưới cùng được tạo hình tổ ong thuôn dài, biến dạng theo ba hướng giúp hấp thụ va đập. Các tế bào khí được nhúng trong các tổ ong hấp thụ va chạm khi bị nén và giúp các vận động viên bật ra khỏi bề mặt.
Những loại đường đua khác
Các loại đường đua khác liên kết các hạt cao su với polymer polyurethane trên nền nhựa đường. Bề mặt đường đua polyurethane thường được sử dụng cho trường học và cộng đồng.
Điều gì làm cho bề mặt của Mondo trở nên đặc biệt?
Đường đua thường được làm từ polyurethane, nhưng Mondo rất đặc biệt sử dụng cao su.
Andrea Vallauri, giám đốc dự án Olympic của công ty, nói rằng điều này là do tính đồng nhất và thân thiện với môi trường của cao su.
Sản xuất bề mặt polyurethane đòi hỏi các dung dịch thành phần phải được kết hợp tại chỗ và đổ như bê tông, làm tăng khả năng không đồng đều.
Mặc khác, Mondo sản xuất tất cả các tấm cao su của mình tại nhà máy. Đội ngũ chuyên gia của họ sử dụng thiết bị mới nhất, kết hợp vật liệu cơ bản với các hóa chất khác đồng thời giám sát chặt chẽ chất lượng, bao gồm cả độ dày và độ cứng.
Các tấm được cuộn lại như một tấm thảm để đưa ra hiện trường, nơi chúng được trải trên bề mặt nhựa đường.
Các tấm cũng thân thiện với môi trường hơn vì chúng cũng có thể được gỡ bỏ và tái sử dụng tại các địa điểm khác nhau.
Cấu trúc hai lớp là bí mật đằng sau bề mặt tốc độ cao. Lớp trên sử dụng các hạt cao su với polymer để tối ưu hóa độ đàn hồi, mang lại phản ứng động gấp đôi so với polyurethane.
Bề mặt đường đua cao su đồng đều hơn, giúp vận động viên kiểm soát độ dài sải chân của mình mà không cần điều chỉnh tư thế và giảm mệt mỏi.
Bề mặt cũng sử dụng thiết kế khảm để phù hợp cho các vận động viên sử dụng thế hệ mới, không có gai.
Các lớp bên dưới có dạng tổ ong gồm các khoang dài chứa đầy không khí, biến dạng dưới áp lực, tạo ra tính đàn hồi.
Các hình lục giác được sắp xếp theo chiều dọc, tương ứng với hướng chạy, giảm thiểu tác động khi chân vận động viên tiếp xúc đồng thời chuyển hóa lực đàn hồi thành lực đẩy.
Các đường đua trước đây sử dụng hình tứ giác, nhưng kể từ Thế vận hội London 2012, Mondo đã sử dụng hình lục giác hấp thụ tác động từ bất kỳ hướng nào.
Đường đua tốc độ cao mang lại kết quả tối ưu trong các cuộc chạy nước rút, vượt rào, nhảy và phóng lao.
Tại Thế vận hội Rio 2016, 75% kỷ lục thế giới trong nhà và ngoài trời được công nhận bởi Điền kinh thế giới đã đạt được trên bề mặt Mondo.
Câu chuyện Olympics
Kể từ năm 1988, không có Thế vận hội nào chứng kiến nhiều hơn ba kỷ lục thế giới trong các sự kiện như vậy, và những kỳ Thế vận hội đó có sự góp mặt của các huyền thoại điền kinh: Jackie Joyner-Kersee, Carl Lewis và Florence Griffith Joyner.
Ở Tokyo 2020, dường như bất cứ khi nào hầu như ai cũng bước lên đường đua đều đạt kết quả nhanh, nhảy xa. Chắc chắn là nhanh hơn và xa hơn hầu hết mọi thứ mà các vận động viên này đã làm trước đây.
Tokyo có cơ hội để đạt được con số đó hoặc thậm chí đứng đầu – vậy điều gì mang lại? Đây có phải là một thế hệ khác của những huyền thoại điền kinh? Hay là các yếu tố khác đang diễn ra?
Đường đua
Đây là lý thuyết đang được chú ý nhiều nhất. Đường đua tại Sân vận động Olympic mở cửa vào năm 2019 và đã được sử dụng ít kể từ đó do các hạn chế về đại dịch.
Nhà thiết kế của nó, Andrea Vallauri, tin rằng bề mặt mới đã tạo ra sự khác biệt lớn hơn nhiều so với kết quả mà bất kỳ ai nhận ra.
Nhưng vật liệu này đã được cải thiện đến mức nào?
Theo Vallauri, đường ray chỉ dày 14mm; đối với những người không thành thạo về thiết kế đường đua, nó rất mỏng.
Trang web của Mondo tự hào rằng đường đua của họ được làm từ hai lớp “vật liệu liên tục, liền mạch”: lớp trên bằng cao su lưu hóa và lớp dưới có các khoang chứa đầy không khí giúp hấp thụ va chạm.
Ngoài ra còn có các hạt cao su được nhúng vào lớp trên cùng của đường đua để cải thiện độ đàn hồi – hay nói cách khác là giúp đường đua đàn hồi hơn.
Mondo, công ty đã thành lập từ năm 1948, không xa lạ với việc thiết kế các đường đua Olympic; họ đã thiết kế đường đua cho mỗi Thế vận hội mùa hè kể từ năm 1976, mỗi lần đều nhằm mục đích tạo ra một bề mặt giúp giảm thời gian và giữ an toàn cho các vận động viên.
Đã có một số cuộc tranh luận ở Tokyo về đường đua; một số vận động viên đã tuyên bố rằng độ nảy thêm của đường đua sẽ trừng phạt theo những cách mà bề mặt cứng hơn, chậm hơn sẽ không xảy ra, khiến cơ thể họ bị đau sau cuộc đua.
Những người khác tin rằng đường đua làm trầm trọng thêm các vết thương cũ.
Nhưng hiện tại, ở vạch đích, có rất ít cuộc tranh luận: bề mặt siêu tiên tiến này đang mang lại cho nhiều vận động viên sự thúc đẩy.
Nhiệt độ
Điều này có thể trái ngược với bất kỳ ai đã từng vượt qua mức 10k vào giữa mùa hè, nhưng những vận động viên chạy nước rút ưu tú và những vận động viên chạy cự ly trung bình đã hoạt động tốt hơn trong thời tiết nắng nóng.
Phần lớn thời gian cao điểm có xu hướng đến vào những tháng mùa hè, trong tất cả mọi thứ, từ chạy nước rút 1500m đến các sự kiện nhảy.
Hãy nghĩ về điều đó: khi ở ngoài trời lạnh, bạn sẽ dễ cảm thấy cứng và kêu cót két, và các vận động viên Olympic cần cơ bắp của họ dẻo dai và hoạt động theo cách mà một người bình thường không thể hiểu được.
Đó là sinh học của tất cả. Đây là khí tượng: không khí nóng ẩm không đặc như vậy – sau cùng thì nhiệt tăng lên – và ít có sức cản hơn khi các đối thủ cạnh tranh bắt kịp đường đua.
Và nó không phải là nếu những người chạy nước rút cần phải lo lắng về việc phơi nhiễm; họ có thể nghỉ ngơi trong bóng râm và ngậm nước như điên trước cuộc đua của họ, kéo dài nhiều nhất là vài giây, vài phút.
Tuy nhiên, có một lưu ý cho điều này: Nhiệt độ gần như chắc chắn sẽ không giúp ích cho những người chạy marathon, những người chạy đua vào thứ Bảy (phụ nữ) và Chủ nhật (nam giới).
Sự phát triển dần dần của thời gian
Không có gì bí mật khi các vận động viên trở nên nhanh hơn với mỗi thế hệ đi qua, phần lớn là nhờ vào những cải tiến trong đào tạo.
Các kỷ lục thế giới, sau đó, được tạo ra để bị phá vỡ. Hãy xem xét nội dung 400m nam, trong đó Wayde van Niekirk của Nam Phi đã lập kỷ lục thế giới đứng vào năm 2016 với thời gian 43,03 giây.
Cho đến năm 1960, chưa có người đàn ông nào chạy cuộc đua dưới 45 giây và phải đến năm 1968 mới có người chạy dưới 44 giây 400.
Kể từ đó, 19 người đàn ông đã làm như vậy và tiền lệ cho rằng kỷ lục này sẽ sớm vượt qua người khác.
Và ai đứng đầu kỷ lục của van Niekirk gần như chắc chắn sẽ về đích trong vòng chưa đầy 43 giây.
Đám đông
Một giả thuyết – ít khoa học nhất – về sự tấn công dữ dội của các kỷ lục thế giới của Tokyo là việc thiếu đám đông đã làm giảm áp lực lên các vận động viên.
68.000 chỗ ngồi tại Sân vận động Olympic trống rỗng, không có tiếng hò reo và chế nhạo có thể đã làm tăng áp lực cho môi trường nếu Covid-19 không thay đổi hoàn toàn bộ mặt của Thế vận hội này.
Điều đó có thể làm giảm căng thẳng của tất cả? Chắc chắn. Nhưng tại hồ bơi vào tuần trước, các vận động viên bơi lội đổ lỗi cho việc thiếu đám đông khiến thời gian diễn ra chậm hơn.
Đôi giày
Vào năm 2017, tạp chí Sports Medicine đã nghiên cứu về giày đua đường trường Vaporfly – loại giày được sử dụng trong cuộc đua marathon, không phải trên đường đua ở Tokyo.
Họ phát hiện ra rằng nó đã giúp người chạy bộ tăng 4% hiệu quả; không có sự gia tăng như vậy vẫn chưa được tìm thấy trong các gai.
Điều đó nói rằng, phân tích đã phát hiện ra rằng phần gai siêu đàn hồi, mang lại nhiều năng lượng hơn so với giày truyền thống.
Dòng sản phẩm Vaporfly của Nike thực sự ra mắt tại cuộc thi marathon ở Rio de Janeiro với tương đối ít sự công khai hoặc phô trương. Tuy nhiên, giờ đây, dòng sản phẩm này đã mở rộng thành gai (spike) dành cho người chạy nước rút và người chạy cự ly trung bình, cung cấp một mẫu giày tuân thủ quy định của Điền kinh Thế giới rằng gai trong các cuộc đua 800m hoặc ngắn hơn không được dày hơn 25mm.
Vì vậy, những đôi giày có giúp ích cho người chạy bộ sử dụng chúng? Gần như chắc chắn. Nhưng khó nói hơn nếu chúng không công bằng hay chỉ là một sự đổi mới.
Bài viết đến đây là hết rồi. Hi vọng sẽ giúp ích cho các bạn phần nào trong tương lai. Lần sau nếu có ai hỏi về chủ đề này thì hãy nhớ về hóa học đằng sau chúng nhé!
Tham khảo Squaremiletrack, Compound Interest, Nippon và The Guardian.
