Hà Dương Cự
Lịch sử phát triển bánh xe
Bánh xe bằng đá thời cổ xưa. (Hình: npr.org)
Trong lịch sử loài người bánh xe được phát minh sau hơn nhiều dụng cụ khác. Thường con người bắt chước cái gì có trong thiên nhiên rồi cải tiến nó, thí dụ như chĩa ba hay xiên là bắt chước nhánh cây. Những thứ như kim chỉ, vải vóc, dây thừng hay thuyền đều có trước bánh xe rất lâu.
Theo các nhà khảo cổ thì lý do bánh xe không được phát triển sớm vì trong thiên nhiên không có gì giống bánh xe để con người bắt chước.
Lịch sử bánh xe
Một cổ vật xưa nhất và tròn như bánh xe mà các nhà khảo cổ tìm thấy được là ở vùng Mesopotamia (vùng đất giữa hai sông Tigris và Euphrates, thuộc Iraq hiện nay) vào khoảng 5,500 năm về trước. Bánh xe này không phải dùng để chuyên chở mà là một vật dụng của người làm đồ gốm. Như vậy người ta cho rằng bánh xe được phát minh ra đầu tiên là để làm đồ gốm, chứ không phải để chuyên chở.Lúc đầu có lẽ con người chỉ biết cưa thân cây thành những khúc gỗ tròn và dùng chúng để đẩy những vật nặng đi tới. Vật nặng thí dụ như một tảng đá được đặt trên một miếng gỗ dài. Miếng gỗ này lại đặt trên những khúc gỗ tròn và đấy tới. Đẩy cho tới khi một khúc gỗ ra khỏi tấm ván thì khúc gỗ đó được đem để lên trên đầu tấm ván để tiếp tục đẩy tảng đá tới trước. Người ta cho rằng người Ai Cập cổ xưa đã dùng phương pháp này để di chuyển những tảng đá nặng.
Như bạn thấy, đi như vậy rất là vất vả và chậm. Một sáng chế kế tiếp trong quá trình chế tạo bánh xe là trục bánh xe. Đây là sáng kiến quan trọng nhất trong quá trình chế tạo bánh xe. Bây giờ mình thấy là đơn giản, nhưng người xưa chắc là rất chật vật với vấn đề này. Trục bánh xe là một đòn tròn để xuyên vào chính giữa bánh xe. Một bình cổ tìm thấy ở làng Bronocice, Ba Lan, có khắc sơ đồ một xe có bánh xe với trục bánh xe. Niên đại của bình cổ này được định là trong khoảng 3500-3350 Trước Công Nguyên. Với chứng cớ như thế người ta nghĩ là một loại xe kéo nhỏ có trục bánh xe đã được dùng ở miền Trung Châu Âu vào thời đó.
Lúc đầu có lẽ xe kéo có trục gắn liền với bánh xe và cả hai cùng quay. Những chốt bằng gỗ được để hai bên trục và đóng liền với tấm ván để nó không động đậy. Trục quay giữa hai chốt và bánh xe cũng quay theo.
Bình cổ Bronocice. (Hình: vici.org)
Sau đó người xưa nghĩ ra cách để trục không quay theo bánh xe mà gắn vào xe kéo. Bánh xe được khoét một lỗ ở giữa và trục được cho xuyên qua lỗ đó. Để giảm thiểu sức ma sát giữa trục và xe kéo, trục bánh xe phải tròn và nhẵn và lỗ ở giữa bánh xe cũng phải như vậy. Trục bánh xe phải vừa vào lỗ nhưng không được sát quá vì bánh xe cần phải được quay một cách dễ dàng. Trục bánh xe cũng không được lớn quá, vì lớn thì có nhiều sức ma sát. Nhưng nhỏ quá thì dễ gãy, nên phải vừa vừa.
Ba trăm năm sau thì thấy có xe ngựa. Người Hy Lạp cổ xưa được coi là người đầu tiên làm ra xe đẩy, một hình thức xe cút kít vào khoảng 600 tới 400 năm Trước Công Nguyên.
Những tiến triển của bánh xe
Tuy nguyên tắc không thay đổi nhưng bánh xe mà bạn thấy và xử dùng hàng ngày thì khác hẳn với bánh xe gỗ thời xưa. Đó là nhờ vào những phát minh và sáng chế trong nhiều lãnh vực khác nhau.-Nan hoa: Để giảm bớt sức nặng của bánh xe có người nghĩ ra cách đục bớt phía trong của bánh xe và tạo ra nan hoa. Về sau nan hoa làm bằng kim loại chắc chắn.
-Vành bánh xe: Vành bánh xe là một vòng tròn bằng kim loại dùng để giữ vỏ xe. Vào thế kỷ 1 Trước Công Nguyên vành bánh xe làm bằng sắt và được dùng cho bánh xe bằng gỗ của xe ngựa.
-Bạc đạn (ball bearing): Bạc đạn là một dụng cụ dùng để giảm sức ma sát. Bạc đạn đơn giản gồm những viên bi bằng thép giữ ở giữa hai vòng thép. Vòng ngoài gắn chặt với bánh xe và quay theo bánh xe. Vòng trong gắn với sườn xe và không di chuyển. Khi xe chuyển động thì những viên bi quay. Vì diện tích tiếp xúc giữa các viên bi và hai vòng trong ngoài rất nhỏ nên sức ma sát cũng rất nhỏ.
-Vỏ bánh xe: Vỏ bánh xe thời xưa thường làm bằng gỗ hay gỗ nẹp sắt. Hiện tại vỏ bánh xe được chế tạo bằng cao su thiên nhiên, cao su nhân tạo, vải và những sợi thép. Vì được chế tạo quá chắc chắn nên vỏ xe cũ không bị hủy hoại một cách tự nhiên. Vấn đề làm sao để tiêu thụ vỏ xe cũ là một vấn nạn lớn của thế giới bây giờ và trong tương lai.
Ai phát minh ra xe đạp?
Một thứ xe được Nam Tước Karl von Drais sáng chế ra ở Đức vào năm 1818. Ông ta gọi xe này là Laufmaschine (tiếng Đức, có nghĩa là “máy chạy”). Thứ xe này có hai bánh nhưng không có bàn đạp và tay lái. Người sử dụng dùng chân đẩy xe đi. Vì không có những bộ phận giúp cho người sử dụng nên loại xe này khó dùng và nguy hiểm.
Sơ đồ xe của ông Drais.
Vào thập niên 1860, hai ông người Pháp Pierre Michaux và Pierre Lallement sáng chế ra bàn đạp cho xe đạp. Năm 1885 ông John Kemp Starley chế tạo ra một xe đạp mà được nhiều người ưa chuộng thời bấy giờ và được phổ biến khắp Âu Châu. Xe của ông Starley có khung bằng sắt, bánh sau được trang bị dây xích nối với bàn đạp để quay bánh xe và bánh bằng cao su. Sau đó có nhiều cải thiện khác cho đến bây giờ.
Những ứng dụng khác của bánh xe
Ngoài vấn đề chuyên chở bánh xe còn có rất nhiều áp dụng khác. Thậm chí trong thời Trung Cổ bên Châu bánh xe còn được dùng để tra tấn.-Guồng quay tơ: Guồng quay tơ được phát minh ra ở Ấn Độ khoảng 2,500 năm về trước và dùng để kéo sợi hay tơ từ bông vải hay tơ.
-Những trò chơi: Ru lét (roulette) và vòng quay may mắn (wheel of fortune) là thí dụ của những trò chơi dùng bánh xe quay một cách ngẫu nhiên để định người thắng.
-Cối xay nước (water mill): Cối xay nước là một bánh xe lớn có nhiều cánh và được một dòng nước quay. Cối xay nước dùng để xay những hạt ngũ cốc và cũng được dùng để sinh ra điện trong một phạm vi nhỏ.
Trong phim ảnh bánh xe có vẻ như quay ngược
Có một hiện tượng lạ lùng trong phim hay video, đó là bánh xe có vẻ như quay ngược với hướng đi của xe. Tại sao như vậy? Bạn xem video hay phim thì có cảm tưởng mọi chuyển động là liên tục. Nhưng thật sự không phải là liên tục. Máy quay phim chụp một loạt những hình ảnh liên tiếp với nhau gọi là khung ảnh. Khi chiếu phim những khung ảnh ấy được chiếu ra với một tần số 24 khung hay cao hơn trong một giây. Đầu óc con người nhìn những hình ấy hiện ra có vẻ như liên tục.Thí dụ trong một khung ảnh một nan hoa ở vào vị trí 12 giờ, trong khung ảnh sau một nan hoa khác lại hiện ra đúng vị trí đó thì bánh xe có vẻ như đứng yên. Nhưng nếu trong khung ảnh sau một nan hoa hiện ra ở vị trí 11:55 thì bạn sẽ có cảm tưởng bánh xe quay ngượi lại.
