На прв поглед, карлингот (curling) се чини едноставен за игра – тешкиот гранитен камен се оттурнува по мразот и полека се лизга кон целта. Но, зад ова навидум мирно движење се крие еден од најинтригантните проблеми во современата физика на триењето.

Физичарите со децении се обидуваат да објаснат две клучни прашања: зошто каменот се лизга толку долго на студена површина и зошто неговата траекторија се „свива“ (curl) во насока што класичната механика не ја предвидува?

Фото Википедија/Bjarte Hetland – сопствено дело, CC BY 2.5

Едно од најстарите објаснувања вели дека при лизгањето се создава тенок слој од стопена вода помеѓу каменот и мразот. Притисокот и триењето локално го топат мразот, создавајќи микроскопски „лубрикант“. Наместо суво триење, добиваме нешто што повеќе наликува на „мокро“ триење, односно каменот делумно „плови“ по површината од мраз. Но, современите анализи покажуваат дека ова не е целата приказна. Дебелината на тој слој е микроскопска и варира зависно од брзината, температурата и притисокот. Значи, класичниот модел со едноставен коефициент на триење не е доволен.

Површината на патеката за карлинг не е идеално рамна. Таа се подготвува со ситни “камчиња” (pebbles), микроскопски испакнатини што го намалуваат контактот. Токму тука во игра влегува една интересна теорија развиена од истражувачи од Uppsala University. Имено, според таканаречената теорија за наведување преку гребење (scratch-guiding theory), каменот при движење создава микроскопски гребаници во мразот. Бидејќи каменот се врти, гребаниците не се симетрични. Подоцна, контактот со овие микротраги создава странична сила што ја „води“ траекторијата во насоката на скршнување. Со други зборови, каменот не само што се движи по мразот тој со движењето по него истовремено го модифицира, а потоа самиот реагира на овие промени.

Емпириските набљудувања покажуваат дека каменот најмногу ја менува насоката кога ја губи брзината. Истражувачи од University of Northern British Columbia укажуваат дека при помала брзина контактот со микронеправилностите има поголемо влијание. Во брзата фаза, движењето доминантно претставува лизгање над тенкиот воден слој. Но, штом брзината почне да опаѓа, микроскопските точки на контакт го „зграпчуваат“ посилно каменот и создаваат асиметрични моменти што ја зголемуваат закривеноста на траекторијата.

Тука се вклучува и метењето пред каменот таканаречениот свипинг (sweeping), кој не служи само за намалување на триењето, туку и за локално загревање на мразот. Имено, со минимално топење се менува структурата на површината на мразот и се контролира колку силно ќе биде изразено „скршнувањето“ (curl) на каменот. Практично, играчите во реално време манипулираат со микрофизиката.

Некои понови модели го опишуваат движењето како низа од микроскопски „pivot–slide“ циклуси. Наместо да се лизга совршено рамномерно, каменот прави серија минијатурни ротациски прилагодувања додека контактните точки се менуваат. Секој микроконтакт создава мал момент што постепено ја менува насоката. Овој пристап предлага дека „кршнувањето“ не е резултат на една доминантна сила, туку на акумулација од илјадници микроскопски интеракции.

На прв поглед, ова може да изгледа како спортска егзотика. Но, физиката на мразот и нискотемпературното триење имаат пошироки импликации – од транспорт во арктички услови до дизајн на материјали со контролирано триење. А каменот за карлинг станува лабораторија во движење: комбинира термодинамика (локално топење), механика (ротација и моменти), познавање на материјали (грубост и микроструктура), и нелинеарна динамика.

И покрај повеќе од еден век анализи, нема единствена теорија што ги обединува сите ефекти – тенкиот воден филм, микрогребаниците, асиметричното триење и динамичките „pivot“ циклуси.

Каменот за карлинг нè потсетува на една важна лекција: дури и во класичната механика, природата знае да ги надмине нашите поедноставени модели. Понекогаш токму најмирното лизгање по мразот отвора најдлабоки прашања за тоа како навистина функционира светот околу нас.