1. Tốc độ 40 km/h của con người có ảnh hưởng gì đến chiếc giày?
+ Tốc độ 40 km/h là rất cao đối với một người bình thường (ngang ngửa vận động viên điền kinh chạy nước rút).
+ Nhưng dù tốc độ có cao, thì áp suất mà giày chịu không phải từ tốc độ, mà từ trọng lượng cơ thể người dồn xuống bàn chân mỗi khi bước.
=> Nói cách khác: áp suất lên giày = lực (trọng lượng) / diện tích tiếp xúc của đế giày với mặt đất.
2. Áp suất chiếc giày phải chịu là bao nhiêu?
Gọi:
+ Trọng lượng người = khoảng 700 N (tương đương người nặng ~70 kg)
+ Diện tích tiếp xúc của 1 chiếc giày với mặt đất ≈ 250 cm² = 0,025 m²
+ Khi chạy, có những lúc toàn bộ lực dồn vào một chân → áp suất lúc ấy lớn hơn khi đứng yên.
+ Công thức áp suất: P = $\frac{F}{S}$
=> P = $\frac{700}{0.025}$ = 28,000 Pa = 28 kPa
Kết luận: Áp suất mà chiếc giày chịu khoảng 28.000 Pascal (Pa) khi một người nặng 70 kg chạy ở tốc độ cao.
=> Nếu người nặng hơn, hoặc tiếp đất mạnh hơn (như khi nhảy, tiếp đất), áp suất có thể lên đến 60.000 – 80.000 Pa hoặc cao hơn.
3. Tại sao giày lại chịu được áp suất đó?
Giày hiện đại được thiết kế để:
+ Chống sốc (shock absorption) – đệm mút, lót khí, cao su...
+ Chịu mài mòn cao – chất liệu đế bền (cao su carbon, EVA, TPU…)
+ Phân tán lực đều – giúp không bị tập trung lực quá mức ở một điểm
=> Các vật liệu làm giày thể thao có thể chịu áp suất hàng trăm nghìn Pascal mà không hỏng.
4. Tốc độ có ảnh hưởng đến áp suất không?
+ Không trực tiếp. Tốc độ chỉ ảnh hưởng đến tần suất tiếp đất và cường độ va chạm.
+ Khi chạy nhanh, lực tác động lớn hơn, vì chân phải hấp thụ đà quán tính và trọng lượng cơ thể mỗi bước.
+ Vì thế, giày thể thao được thiết kế riêng cho từng tốc độ, địa hình (chạy bộ, chạy trail, nhảy cao...)

Yêu cầu là giải thích làm thế nào một chiếc giày có thể chịu được áp suất từ chân người, giả định con người có tốc độ tối đa là 40km/h.
Khi con người di chuyển, đặc biệt là khi chạy hoặc đi bộ, bàn chân tác dụng một lực lên mặt đất thông qua đế giày. Áp suất được định nghĩa là lực tác dụng trên một đơn vị diện tích. Công thức toán học cho áp suất là:P=FAP=AF​trong đó:
PP là áp suất (đơn vị Pascal, Pa)
FF là lực tác dụng (đơn vị Newton, N)
AA là diện tích tiếp xúc (đơn vị mét vuông, m²)
Trong trường hợp con người chạy với tốc độ cao như 40 km/h (tương đương khoảng 11.1 mét/giây), lực tác động lên giày sẽ bao gồm:
Trọng lượng cơ thể: Lực này luôn tác dụng lên giày khi đứng hoặc di chuyển.
Lực va chạm (Impact force): Khi chân tiếp đất, do cơ thể đang di chuyển, có một lực tác động đột ngột có thể lớn hơn nhiều lần so với trọng lượng cơ thể trong khoảnh khắc ngắn ngủi đó.
Lực đẩy (Propulsive force): Khi chân rời khỏi mặt đất, một lực đẩy cũng được tạo ra.
Cơ chế giày chịu được áp suất: Giày được thiết kế đặc biệt với nhiều lớp vật liệu và cấu trúc để quản lý và giảm thiểu tác động của những lực này, từ đó chịu được áp suất lớn phát sinh từ chân người:
Vật liệu đệm (Midsole): Bộ phận quan trọng nhất trong việc chịu áp suất là phần đế giữa (midsole). Các vật liệu như bọt EVA (ethylene-vinyl acetate), bọt PU (polyurethane) hoặc các loại vật liệu tiên tiến khác được sử dụng. Những vật liệu này có tính đàn hồi và khả năng nén, giúp hấp thụ năng lượng từ các lực va chạm. Khi giày tiếp đất, vật liệu này sẽ bị nén lại, phân tán lực tác dụng trên một diện tích rộng hơn, làm giảm áp suất đỉnh tại bất kỳ điểm tiếp xúc nào.
Thiết kế cấu trúc đế giày: Đế giày thường có các rãnh, các khối đệm được bố trí chiến lược ở các vùng chịu lực chính như gót chân và mũi chân. Những thiết kế này giúp phân phối lực đồng đều hơn trên toàn bộ diện tích tiếp xúc của đế giày với mặt đất, đồng thời hỗ trợ chuyển động tự nhiên của bàn chân.
Phân bổ và trả năng lượng: Nhiều loại giày chạy bộ hiệu suất cao được thiết kế không chỉ để hấp thụ lực mà còn để trả lại một phần năng lượng cho bước chạy tiếp theo. Quá trình này giúp giảm bớt "gánh nặng" lực lên chân người và giày.
Về "bao nhiêu áp suất": Việc một chiếc giày chịu được "bao nhiêu áp suất" không có một con số cố định cho tất cả các loại giày, mà phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm:
Trọng lượng và cách thức di chuyển của người mang: Người nặng hơn hoặc người có kỹ thuật chạy tạo ra lực mạnh hơn sẽ gây ra áp suất lớn hơn.
Đặc tính vật liệu của giày: Độ cứng, độ đàn hồi, khả năng nén và độ bền của vật liệu làm đế giày.
Diện tích tiếp xúc hiệu dụng: Diện tích mà đế giày thực sự tiếp xúc với mặt đất tại một thời điểm nhất định trong quá trình di chuyển.
Loại hoạt động: Chạy tốc độ cao tạo ra lực va chạm mạnh hơn và thường xuyên hơn đi bộ.
Tuy nhiên, để có một hình dung về cường độ áp suất, chúng ta có thể ước tính. Giả sử một vận động viên nặng 70 kg đang chạy ở tốc độ cao (gần 40 km/h), lực tác dụng đỉnh lên một chân khi tiếp đất có thể lên tới 2 đến 3 lần trọng lượng cơ thể, tức khoảng 1400 N đến 2100 N. Nếu diện tích tiếp xúc hiệu dụng của đế giày với mặt đất được ước tính khoảng 0.02 m² (tương đương 200 cm²), thì áp suất trung bình có thể được tính như sau:Ptrung bıˋnh=FAPtrung bıˋnh​=AF​Với F=1500,NF=1500,N và A=0.02,m2A=0.02,m2:Ptrung bıˋnh=1500,N0.02,m2=75,000,Pa=75,kPaPtrung bıˋnh​=0.02,m21500,N​=75,000,Pa=75,kPaCần lưu ý rằng đây là áp suất trung bình, và áp suất thực tế có thể cao hơn rất nhiều tại các điểm tập trung lực nhỏ trên đế giày, có thể lên tới vài trăm kPa (kilopascal). Các vật liệu và thiết kế giày hiện đại được tối ưu hóa để chịu được các mức áp suất biến động lớn này và bảo vệ bàn chân người khỏi chấn thương.