Какое свойство льда позволяет кататься на коньках
Крайне очевидно, но тем не менее интересно: практически все зимние виды спорта держатся на одном факте – лед скользкий.
Низкое трение льда – это то, почему конькобежцы могут развивать скорость до 55 километров в час, почему фигуристы могут выполнять головокружительные пируэты, и почему 20-килограмовый камень для керлинга может скользить.
Но на протяжении большей части последних двух столетий ученые пытались объяснить то, почему лед скользкий и почему коньки могут так хорошо скользить по нему.
Но есть одно очевидное «но»: кататься на коньках на удивление сложно. Практически невозможно увидеть невооруженным глазом, что происходит, когда лезвие прорезает лед, потому что оно закрывает обзор. А слои льда, по которым скользят коньки, микроскопически тонкие.
Поэтому ученые должны полагаться на свои знания физики и химии для объяснения этого явления. Они предположили несколько объяснений, каждое из которых рассказывает о захватывающем свойстве льда.
Прежде всего самый очевидный вопрос: что такое лед?
Лед – это замерзшая вода. Но то, что происходит, когда вода становится твердой, делает это вещество необычным и крайне увлекательным для изучения.
Для большинства веществ во вселенной твердая фаза плотнее, чем жидкая. Когда материал достаточно охлаждается для образования твердых частиц, его молекулы связываются в узкие связки. Но со льдом происходит немного другое. Когда температура опускается ниже 0° С, водородные связи, которые связывают молекулы воды вместе, расширяют дополнительное пространство между молекулами воды, когда они замерзают.
И, как оказалось, благодаря этим знаниям, можно создать идеальный лед для того или иного вида спорта.
Как объясняет Smithsonian Magazine, лед, используемый на катках для олимпийских видов спорта, представляет собой очищенную воду, распыляемую на катках по одному слою за раз, чтобы создать поверхности безупречной структуры. Толщина и температура льда на Олимпиаде зависит от вида спорта. Фигуристы предпочитают лед, установленный близко к точке плавления при -3 °С для дополнительного сцепления и контроля. Хоккеистам нравится более холодный, жесткий, что делает поверхность более скользкой.
Твердый лед, как не удивительно, менее плотный, чем жидкая вода (именно поэтому айсберги плавают в океане). И для ученых это было ключом к выяснению, почему лед такой скользкий.
Гипотеза 1: давление заставляет лед таять
С 19-го века наиболее распространенным ответом на вопрос «почему лед скользкий» было «потому что лед тает под давлением».
Эта идея взята из работы Джеймса Томпсона, который в 1850-х годах разработал формулу, которая описывает очень странное свойство льда: то есть под высоким давлением лед превращается в воду. Это связано с тем фактом, что твердый лед менее плотный, чем вода. Если вы сжимаете лед, он становится менее устойчивым и тает.
Можно увидеть этот эффект с помощью очень простого эксперимента. Например, взять отрезок проволоки и привязать груз к каждому концу. Затем проложить провод через большой кусок льда. Давление проволоки прорежет чистую линию через лед (которая снова замерзнет, как только проволока пройдет сквозь. Это процесс, называемый «регенерация»).
Заманчиво думать, что именно так работают коньки – что давление, оказываемое тонким лезвием на лед, позволяет ему немного подтаивать, чтобы уменьшить трение и сделать скольжение лучше.
Как объяснил Кеннет Чанг из New York Times, человек весом в 68 кг, стоящий на лезвиях, может понизить температуру плавления льда только с 0 °С до -0,1 ° С, в то время как катки для фигурного катания обычно держатся около -3 °С. Проще говоря: фигуристы не могут оказать достаточного давления, чтобы растопить лед.
«Так что, хотя основная идея верна – вы можете растопить лед, создавая давление на него – цифры вообще не работают» – говорит Лиммер.
Таким образом, давление лезвия на лед не может объяснить, почему коньки скользят. Но как насчет трения? Разве скользящее движение коньков на поверхности не может генерировать достаточно тепла, чтобы растопить лед?
Это определенно часть ответа, но это не объясняет, почему лед так необычно скользит.
Гипотеза 2: трение растапливает лед
Что насчет трения? Разве скользящее движение коньков на поверхности не может генерировать достаточно тепла, чтобы растопить лед?
Лиммер объясняет, что трение «является эффектом второго порядка» в проблеме катания на коньках. Трение помогает нам понять, почему коньки могут скользить быстрее и быстрее при движении, но не то, почему они могут это с самого начала.
Гипотеза 3: поверх льда лежит очень маленький слой жидкой воды
За несколько лет до того, как Джеймс Томпсон объяснил, почему давление растапливает лед, физик Майкл Фарадей обнаружил еще одно удивительное свойство льда: тонкий жидкий слой на его поверхности.
Фарадей догадался, что кубики льда слипаются из-за окружающего их слоя жидкости. Когда эти слои жидкости встречаются, затем замерзают вместе.
Этот очень тонкий слой жидкости также делает лед более гладким. Но Фарадей не мог доказать свою гипотезу в то время. Наука об атомах и молекулах еще не была доступна, чтобы помочь ему в объяснении.
В 1987 году ученые подтвердили существование этого «квази жидкостного» слоя с помощью рентгенографии. И это очень, очень тонкий слой. Оценки показывают, что его толщина при -1 ° C составляет от 1 нанометра до 94 нанометров. Это примерно в 1000 раз меньше, чем бактерия.
Но, что интересно, по оценкам профессора Ван Леувена, было бы очень сложно кататься при температуре ниже -30 °C. Даже если на льду все еще будет крошечный слой жидкости, потребуется слишком много трения, чтобы произвести достаточно тепла, чтобы растопить что-либо еще. Кроме того, ниже этой температуры становится все труднее обнаружить крошечный слой жидкости на поверхности льда. Это было бы похоже на катание на гравии.
Источник
Леха Макаров
30 апреля · 1,3 K
Школа хоккея в Санкт-Петербурге. Любой возраст и уровень подготовки. Отлично подходит для… · ice-profy.ru
Существует несколько гипотез того, почему именно коньки скользят по льду, основная и самая распространенная физическая теория, которая основана на гипотезе Уильяма и Джеймса Томсонов о том, что лед, испытывая большое давление плавится, поэтому конек движется уже по пленке воды.
Но данная теория входит в противоречие с тем, что лед не может плавиться при температуре ниже -22°C, даже под очень большим давлением и маленькой площади опоры, а значит не появляется слой, который «смазывает» поверхность льда.
Возможно предположить, что энергия движения конькобежца или хоккеиста передается на поверхность льда с помощью трения и энергия преобразуется в плавление поверхности. Но теплота может выделяться от трения только при движении, а лед остается скользким даже для человека, который в ботинках (достаточно большой поверхности для средней массы тела человека) остается скользким.
Я придерживаюсь теории, причина скольжения кроется в структуре поверхности льда, где молекулы воды значительно подвижнее, так как слабее связаны с окружающими молекулами, где под движущимся коньком эти молекулы легко перемещаются, снижая трение, в результате чего происходит скольжение конька.
Успехов вам на льду!!!
Площадь соприкосновения конька со льдом мала, поэтому давление на единицу площади льда значительное, а как известно при увеличении давления температура плавления льда понижается. Т.о. в то время как вся поверхность льда твердая, в месте соприкосновения конька со льдом он тает при отрицательной температуре, между коньком и твердым льдом образуется… Читать далее
Мы строим катки. Мобильный каток, хоккей, фигурное катание, коммерческий прокат… · katok-komplekt.ru
Здравствуйте! Если говорить своими словами, то лезвия коньков тонкие и давление на лед под ними получается большое. При этом температура плавления льда понижается, он тает – и таким образом появляется смазка, которая снижает трение между льдом и коньками.
И поэтому становится можно быстро перемещаться по льду, прикладывая небольшие усилия… Читать далее
При скольжении по льду внутренняя энергия коньков и льда увеличивается, в результате чего между коньком и льдом образуется водяная прослойка, уменьшающая силу трения. (При сильном морозе скольжение коньков значительно ухудшается, а при очень сильном морозе лед для коньков становится подобным стеклу.)
Какая должна быть безопасность на льду?
Привет. Лед начинает быть безопасным начиная с толщины 10 см. Проверять прочность льда, необходимо тяжелой палкой. Ни в коем случае нельзя проверять его прочность, ударом ноги. Ходить по льду необходимо по протоптанным тропам. Если вы ступаете на лед, и видите расходящиеся трещины и хруст, следует вернутся назад, на берег по собственным следам. Если все совсем плохо выглядит, плавно и осторожно ложитесь на лед, и покинете его ползком, либо перекатываясь. При ходьбе по люду, люди должны держатся друг от друга на расстоянии 5м метров. Наиболее прочен лет с зеленоватым, и синим оттенком. Белый (молочный) лед вдвойне опасен, и может проломится без предупреждающего хруста. Следует, по возможности избегать заснеженных участков и сугробов на льду.
Прочитать ещё 1 ответ
Подошва тэп что это такое для зимы скользит или нет?
Non refert, qui sum…Quod ego facio…I vide de abysso” – “Не важно кто…
ТЭП переводится как термопластичная резина, которая включает в себя лучшие свойства термопластов и эластичного каучука. Именно такая подошва очень подходит для зимней и летней обуви. Этот материал прекрасно справляется с большими нагрузками, устойчив к различным химическим воздействиям. Обувь с такой подошвой прослужит не один год. С такой подошвой вам не страшна гололедица!
Прочитать ещё 2 ответа
Почему многие хоккеисты, если теряют свою клюшку, не поднимают ее, а едут на смену или за новой?
Принципиально отказался от статуса “эксперт”. Не ставлю +/-. Ни то, ни другое…
“САМ ОРБИТЕР”, как выразился бывший “хоккеист” Григорий Печорин, то есть – арбитр, не является подносчиком клюшек для игроков, особенно, для бывших “хоккеистов”. В его задачи, кроме прямых обязанностей, также, входит очистка площадки от посторонних предметов. Причем, это делают только лайнсмены, то есть линейные судьи. Главные судьи этим не занимаются. Только в крайних случаях.
Все зависит от ситуации на площадке. Клюшку подбирают, если она рядом, цела и в этот момент нет угрозы твоим воротам. Например, шайба выбита из своей зоны или же твоя команда владеет шайбой. Если же присутствует угроза воротам и отвлечение на поднятие клюшки может привести к голу, то игрок занимает позицию в обороне. Пытается корпусом закрыть путь шайбе при броске соперника по воротам или просто катанием прессингует игрока чужой команды с шайбой, вынуждая его ошибиться, потерять шайбу или избавиться от шайбы. Проще говоря – мешает ему. Выглядит игрок без клюшки, бросающийся на соперника очень даже забавно.
На смену или за новой клюшкой, игроки катятся, также, если это не идет вразрез с ситуацией на площадке. В общем, смотрят по обстановке. Если игрок к тому времени почти откатал свою смену и устал, то проще смениться.
Сюда можно еще добавить то, что полевой игрок в момент защиты своих ворот, при возможности передаст клюшку голкиперу, выронившему свою. Нападающий передаст клюшку защитнику.
Еще один интересный момент: запрещено правилами отбрасывать лежащую на льду клюшку своей клюшкой или коньком, если игра не была остановлена. За это можно получить 2-х минутное удаление.
При потере клюшки, игрок может продолжать играть. При потере шлема или перчатки (краги), игрок не может продолжать игру и должен катиться на смену. Так как, это нарушение экипировки, которое может привести к травме.
Прочитать ещё 3 ответа
Почему хоккеисты никогда не проваливаются под лёд?
Инженер. Увлекаюсь хоккеем и футболом. Ничему не удивляюсь.
Тут я даже не знаю, что ответить, а куда им проваливаться? Непосредственно под ледовой площадкой слой с морозильной установкой. Которая в свою очередь поддерживает определенную температуру льда, такую чтобы лед был мягким, но без слоя воды.
Прочитать ещё 1 ответ
Какие вы знаете лайфхаки с зимней обувью, чтобы подошва не скользила?
Существуют такие специальные мини-кошки — резинки с шипчиками, которые позволяют передвигаться по скользким поверхностям. Но он не очень удобен, если меняется тип поверхности: вы выходите из дома, цокаете по лестнице, идете до метро, а в метро вам придется их снять, что не очень удобно. Есть еще способ — вкрутить маленький шуруп, но это приведет к разрушению подошвы, а звук цокания останется.
Чтобы не упасть при передвижении по скользким поверхностям нашего города, нужно просто по-другому ходить. Если вы замечали, обычно когда человек идет, он идет с пятки на носок и носком толкается — это хорошо на нескользких поверхностях, как только скользко — вы делаете толчок носком, нога проскальзывает — и вы падаете. А если посмотреть на пингвина, например, который всю жизнь по льду ходит — вы заметите, что он шаркает. Идет, переставляя прямую ласту, тогда получается, что если вы поднимаете прямую ногу, ставите, потом также вторую — у вас проскальзывания нет, по-человечески это называется семенить. И еще корпус немного вперед нужно наклонить, тогда не будет обратного рывка. Люди, когда поскальзываются, падают на спину и ударяются головой. А если корпус наклонить вперед и проскальзывать, не отрывая ногу от поверхности — тогда можно спокойно передвигаться по льду.
Есть еще один довольно забавный вариант: если форма одежды кэжуал, а не каблуки, есть вариант купить себе палки для скандинавской ходьбы, которой сейчас все занимаются. Вышли, раскрутили палочку — и ходите с палочкой как с тросточкой, а если две — так вообще как на лыжах. Согласен, выглядит по-дурацки, но если стоит выбор, выглядеть по-дурацки с палочками или с гипсом — с палочками оно-то получше выходит. Особенно для пожилых людей, которым все равно, как они выглядят, но при этом травмы, которые они получают при падении, довольно серьезные. Подарили бабушке палочки, объяснили как пользоваться, она с ними прошла, сложила и зашла в магазин спокойно.
Я помню один случай, приехали в шиномонтаж и зашиповали себе подошвы. Но вы представляете себе звук, который выдает ваша обувь, когда вы передвигаетесь по поверхности, очищенной ото льда?
В итоге либо это кошечки, либо специальный способ передвижения, либо палочки для скандинавской ходьбы, либо уже какие-то смешные варианты.
Прочитать ещё 13 ответов
Источник
Леха Макаров
30 апреля · 1,3 K
Площадь соприкосновения конька со льдом мала, поэтому давление на единицу площади льда значительное, а как известно при увеличении давления температура плавления льда понижается. Т.о. в то время как вся поверхность льда твердая, в месте соприкосновения конька со льдом он тает при отрицательной температуре, между коньком и твердым льдом образуется прослойка воды, которая снижает трение конька о лед, выступая в качестве смазки. Конек скользит, лед под ним тает, по этой смазке конек скользит дальше.
Школа хоккея в Санкт-Петербурге. Любой возраст и уровень подготовки. Отлично подходит для… · ice-profy.ru
Существует несколько гипотез того, почему именно коньки скользят по льду, основная и самая распространенная физическая теория, которая основана на гипотезе Уильяма и Джеймса Томсонов о том, что лед, испытывая большое давление плавится, поэтому конек движется уже по пленке воды.
Но данная теория входит в противоречие с тем, что лед не может плавиться… Читать далее
Мы строим катки. Мобильный каток, хоккей, фигурное катание, коммерческий прокат… · katok-komplekt.ru
Здравствуйте! Если говорить своими словами, то лезвия коньков тонкие и давление на лед под ними получается большое. При этом температура плавления льда понижается, он тает – и таким образом появляется смазка, которая снижает трение между льдом и коньками.
И поэтому становится можно быстро перемещаться по льду, прикладывая небольшие усилия… Читать далее
При скольжении по льду внутренняя энергия коньков и льда увеличивается, в результате чего между коньком и льдом образуется водяная прослойка, уменьшающая силу трения. (При сильном морозе скольжение коньков значительно ухудшается, а при очень сильном морозе лед для коньков становится подобным стеклу.)
Какая должна быть безопасность на льду?
Привет. Лед начинает быть безопасным начиная с толщины 10 см. Проверять прочность льда, необходимо тяжелой палкой. Ни в коем случае нельзя проверять его прочность, ударом ноги. Ходить по льду необходимо по протоптанным тропам. Если вы ступаете на лед, и видите расходящиеся трещины и хруст, следует вернутся назад, на берег по собственным следам. Если все совсем плохо выглядит, плавно и осторожно ложитесь на лед, и покинете его ползком, либо перекатываясь. При ходьбе по люду, люди должны держатся друг от друга на расстоянии 5м метров. Наиболее прочен лет с зеленоватым, и синим оттенком. Белый (молочный) лед вдвойне опасен, и может проломится без предупреждающего хруста. Следует, по возможности избегать заснеженных участков и сугробов на льду.
Прочитать ещё 1 ответ
Подошва тэп что это такое для зимы скользит или нет?
Non refert, qui sum…Quod ego facio…I vide de abysso” – “Не важно кто…
ТЭП переводится как термопластичная резина, которая включает в себя лучшие свойства термопластов и эластичного каучука. Именно такая подошва очень подходит для зимней и летней обуви. Этот материал прекрасно справляется с большими нагрузками, устойчив к различным химическим воздействиям. Обувь с такой подошвой прослужит не один год. С такой подошвой вам не страшна гололедица!
Прочитать ещё 2 ответа
Почему многие хоккеисты, если теряют свою клюшку, не поднимают ее, а едут на смену или за новой?
Принципиально отказался от статуса “эксперт”. Не ставлю +/-. Ни то, ни другое…
“САМ ОРБИТЕР”, как выразился бывший “хоккеист” Григорий Печорин, то есть – арбитр, не является подносчиком клюшек для игроков, особенно, для бывших “хоккеистов”. В его задачи, кроме прямых обязанностей, также, входит очистка площадки от посторонних предметов. Причем, это делают только лайнсмены, то есть линейные судьи. Главные судьи этим не занимаются. Только в крайних случаях.
Все зависит от ситуации на площадке. Клюшку подбирают, если она рядом, цела и в этот момент нет угрозы твоим воротам. Например, шайба выбита из своей зоны или же твоя команда владеет шайбой. Если же присутствует угроза воротам и отвлечение на поднятие клюшки может привести к голу, то игрок занимает позицию в обороне. Пытается корпусом закрыть путь шайбе при броске соперника по воротам или просто катанием прессингует игрока чужой команды с шайбой, вынуждая его ошибиться, потерять шайбу или избавиться от шайбы. Проще говоря – мешает ему. Выглядит игрок без клюшки, бросающийся на соперника очень даже забавно.
На смену или за новой клюшкой, игроки катятся, также, если это не идет вразрез с ситуацией на площадке. В общем, смотрят по обстановке. Если игрок к тому времени почти откатал свою смену и устал, то проще смениться.
Сюда можно еще добавить то, что полевой игрок в момент защиты своих ворот, при возможности передаст клюшку голкиперу, выронившему свою. Нападающий передаст клюшку защитнику.
Еще один интересный момент: запрещено правилами отбрасывать лежащую на льду клюшку своей клюшкой или коньком, если игра не была остановлена. За это можно получить 2-х минутное удаление.
При потере клюшки, игрок может продолжать играть. При потере шлема или перчатки (краги), игрок не может продолжать игру и должен катиться на смену. Так как, это нарушение экипировки, которое может привести к травме.
Прочитать ещё 3 ответа
Почему хоккеисты никогда не проваливаются под лёд?
Инженер. Увлекаюсь хоккеем и футболом. Ничему не удивляюсь.
Тут я даже не знаю, что ответить, а куда им проваливаться? Непосредственно под ледовой площадкой слой с морозильной установкой. Которая в свою очередь поддерживает определенную температуру льда, такую чтобы лед был мягким, но без слоя воды.
Прочитать ещё 1 ответ
В чем полезность для организма катание на коньках с физической точки зрения?
Сервисы для маркетологов. 2000+ инструментов, 20000+ отзывов экспертов, кейсы и рейтинги… · otzyvmarketing.ru
Любая вменяемая физическая нагрузка благотворно влияет на наш организм. Катание на коньках вовлекает практически все мыгцы нашего тела, поэтому это очень хороший вид спорта.
Если кататься на коньках регулярно, можно улучшить внешний вид.
С другой стороны, это еще и кардио, что позволит вам укрепить сердце.
Главное, не падать. Не стоит впадать в раж и пытаться ездить на катке со скоростью ракеты. На большой скорости любые столкновения череваты серьезными травмами.
Если говорить о внешнем виде, то каток хорошо вовлекает ягодичные мышцы, так что сзади вы будете выглядеть очень хорошо.
В целом катание – это красивый вид спорта, и если у вас нет противопоказаний, то вы смело можете начинать кататься на коньках.
Прочитать ещё 1 ответ
Источник