Wyobraź sobie, że stoisz na szczycie ośnieżonego stoku. Twoim celem jest jak najszybsze i najbardziej płynne dotarcie na dół. Z kolei gdy wsiadasz na rower lub zakładasz buty do biegania, Twoim priorytetem jest to, aby Twoje stopy lub koła stabilnie trzymały się podłoża, zwłaszcza na zakrętach czy mokrym asfalcie. Kluczem do zrozumienia tej różnicy jest fizyka tarcia oraz to, w jaki sposób różne materiały oddziałują z nawierzchnią. Choć we wszystkich tych przypadkach mamy do czynienia z kontaktem dwóch powierzchni, cele, które chcemy osiągnąć, są dokładnie odwrotne.

Magia poślizgu, czyli dlaczego narta potrzebuje smaru

W narciarstwie głównym wrogiem (a czasem sprzymierzeńcem) jest tarcie. Kiedy narta przesuwa się po śniegu, dochodzi do ciekawego zjawiska fizycznego. Pod wpływem nacisku oraz ciepła wytwarzanego przez tarcie, mikroskopijna warstwa śniegu roztapia się, tworząc cienki film wodny. To właśnie po tej wodzie, a nie po samym śniegu, „płynie” narta.

Smarowanie nart ma dwa główne zadania. Po pierwsze, smar jest hydrofobowy, co oznacza, że odpycha wodę. Dzięki temu film wodny pod nartą nie staje się zbyt gruby (co mogłoby wywołać efekt „przyssania” narty do podłoża), ale pozwala na płynny ślizg. Po drugie, smar wyrównuje mikropory w strukturze ślizgu narty, chroniąc go przed utlenianiem i uszkodzeniami mechanicznymi. Bez smaru narta staje się „tępa”, a jazda przypomina szorowanie papierem ściernym po drewnie.

Opony i buty – tutaj rządy sprawuje przyczepność

W przypadku opon rowerowych i butów do biegania sytuacja jest odwrotna. Tutaj tarcie jest Twoim najlepszym przyjacielem. Gdybyśmy posmarowali oponę rowerową smarem zmniejszającym tarcie (takim jak woskiem narciarskim), każda próba hamowania lub wejścia w zakręt skończyłaby się natychmiastowym upadkiem.

Guma, z której wykonane są podeszwy butów i opony, jest zaprojektowana tak, aby „wgryzać się” w nierówności asfaltu czy ścieżki. Proces ten nazywamy adhezją i deformacją. Guma dopasowuje się do mikroskopijnych wypukłości terenu, co pozwala na przeniesienie siły napędowej lub hamującej. Nałożenie jakiegokolwiek smaru poślizgowego zniwelowałoby te właściwości, czyniąc sprzęt bezużytecznym i niebezpiecznym.

Fizyka tarcia krok po kroku

Aby dokładnie zrozumieć, dlaczego w jednym przypadku smarujemy, a w drugim nie, musimy przyjrzeć się podstawowemu wzorowi na siłę tarcia:

1. Wzór na siłę tarcia:
$$F_t = \mu \cdot F_n$$

Gdzie:

• $F_t$ to siła tarcia,
• $\mu$ (mi) to współczynnik tarcia (zależny od rodzaju materiałów),
• $F_n$ to siła nacisku (Twoja masa pomnożona przez przyspieszenie ziemskie).

2. Cel w narciarstwie:
W narciarstwie chcemy, aby siła tarcia ($F_t$) była jak najmniejsza. Ponieważ nie możemy zmienić swojej wagi ($F_n$) w trakcie zjazdu, musimy manipulować współczynnikiem tarcia $\mu$. Smarowanie nart drastycznie obniża wartość $\mu$, co pozwala osiągać większe prędkości przy mniejszym wysiłku.

3. Cel w bieganiu i kolarstwie:
W tych dyscyplinach zależy nam na wysokim współczynniku tarcia $\mu$. Wysokie $\mu$ oznacza, że opona lub but „trzymają się” drogi. Gdybyśmy użyli smaru, współczynnik $\mu$ spadłby blisko zera, co uniemożliwiłoby odbicie się od ziemi czy bezpieczne zatrzymanie roweru.

Wynik: Narty smarujemy, aby zminimalizować współczynnik tarcia $\mu$, natomiast opon i butów nie smarujemy (środkami poślizgowymi), aby zmaksymalizować ten współczynnik dla bezpieczeństwa i efektywności ruchu.

Czy opony i buty naprawdę nigdy nie widzą „chemii”?

Choć nie smarujemy opon ani butów smarami poślizgowymi, nie oznacza to, że nie stosuje się na nich żadnych substancji. W profesjonalnym kolarstwie torowym lub wyścigach samochodowych stosuje się czasem tzw. „trackery” lub płyny zmiękczające gumę, które mają za zadanie zwiększyć jej lepkość, a tym samym przyczepność.

Z kolei biegacze ultra, startujący w ekstremalnie błotnistych warunkach, dbają o to, by ich buty miały odpowiedni bieżnik, który mechanicznie usuwa błoto. Istnieją też spraye impregnujące do butów, ale ich zadaniem jest ochrona przed wodą i brudem cholewki, a nie zmiana właściwości poślizgowych podeszwy.

Ciekawostka: Smarowanie... dla biegaczy?

Warto wspomnieć o jednym wyjątku. Biegacze używają smarów (np. wazeliny lub specjalnych sztyftów), ale nie na podeszwy, lecz na... własne ciało! Smaruje się miejsca narażone na obtarcia (pachy, pachwiny, stopy), aby zmniejszyć tarcie między skórą a ubraniem. Jak widać, smarowanie zawsze służy zmniejszeniu tarcia tam, gdzie jest ono niepożądane – w narciarstwie na styku narty ze śniegiem, a w bieganiu na styku skóry z koszulką.