Patinaje sobre hielo, ¿cómo funciona realmente?

Sí, es cierto que la presión es demasiado pequeña, pero la verdadera explicación aún no está justificada. Sin embargo, el sentido común es que hay una película lubricante de agua o al menos hielo anómalo. Para obtener una descripción general, consulte: http://lptms.u-psud.fr/membres/trizac/Ens/L3FIP/Ice.pdf

Comentarios

• La presión es demasiado pequeña para la fusión a granel, pero la fusión de la superficie es diferente, y este es el tema relevante. La compresión de una superficie de hielo de agua derretirá parte de la superficie, pero la compresión de la superficie de otros materiales solidificará cualquier líquido de la superficie, porque el hielo líquido tiene un volumen menor. La explicación es fundamentalmente correcta, el derretimiento a granel es irrelevante.
• @RonMaimon: Si hay alguna irregularidad en el hielo, o en la cuchilla, no ‘ t el la presión en esos puntos sea casi infinita a menos que o hasta que el H2O debajo de ellos cediera. Creo que al menos una parte del peso del patinador sería soportado por agua líquida a menos que el agua comprimida se licuara, se reconfigurara a una configuración de presión más baja y se volviera a congelar. ¿Serían efectivos los esquís a -35 en una capa de hielo pulida y congelada?
• @supercat: La presión ‘ t no será infinita porque el módulo de hielo de Young no es infinito: no es infinitamente rígido; es ‘ s comprimible hasta cierto punto y cederá (comprimirá) un poco bajo presión. También puede romperse localmente de forma destructiva y desplazarse como polvo / fragmentos sin cambio de fase.
• @SF .: Consideraría la compresión, la rotura y la fusión como formas de » dando paso «. Mi punto es que incluso si no hubiera ‘ suficiente presión para que el hielo se derrita si el peso se aplicara uniformemente sobre un patín, algunas áreas debajo del patín normalmente estarán bajo una presión mucho mayor que otros.

La afirmación de que el patín no ejerce suficiente presión para derretir el hielo es incorrecta. Imagina que el patín se baja verticalmente hasta tocar una superficie de hielo perfectamente plana. El área de contacto inicial (antes de que la cuchilla comience a hundirse en el hielo) sería incalculablemente pequeña y la presión inicial incalculablemente grande debido a las curvaturas. El «rocker» de una pala de estilo libre típico tiene un radio de 6 pies; su «hueco» de 7/16 a 10/16 de pulgada. La hoja suele tener un grosor de 0,15 pulgadas, por lo que sus dos bordes tienen ángulos de «mordida» de 7 a 10 grados. La velocidad a la que un borde podría derretir el hielo y hundirse estaría limitada por la conducción de calor. En una situación dinámica, con el patinador deslizándose a buena velocidad, la disipación viscosa en la fina capa de agua lubricante generaría algo de calor.Si la trayectoria del patinador es curva pero la curvatura del balancín multiplicada por sin ( tilt ) no coincide con la curvatura de la trayectoria, habrá fricción adicional y efectos de sonido a medida que el borde mastica el hielo.

Esta pregunta ha sido muy disputada durante años.

Calderon & Mohazzabi $ ^ {[1]} $ ofrecen un resumen excelente de las diversas teorías propuestas a lo largo de los años para explicar por qué el hielo es tan resbaladizo en su paper » Prefusión, fusión a presión y regeneración del hielo revisitado »

Ofrecen evidencia tanto teórica como experimental de que ni la fusión por presión ni la fusión por fricción por sí solas explican el fenómeno y, a partir de la microscopía de fuerza atómica, entre otras pruebas, se concluye que existe una capa superficial cuasi-líquida antes de la fusión con propiedades especiales – Esto se propuso originalmente por Faraday y Thompson en la década de 1850, que, junto con un poco de fusión por presión, hacen posible el patinaje sobre hielo.

En realidad, apuntan a otras investigaciones que muestran que el hielo no es el único sólido que se comporta de manera diferente en la superficie cuando cerca de su punto de fusión. Las principales razones por las que notamos hielo es porque es una de las pocas sustancias que encontramos que está cerca de su punto de fusión cuando lo encontramos y su abundancia.

El esquí también se ve favorecido por la fricción que se derrite una vez. Sin embargo, el alambre pesado que corta el hielo es derretimiento y regeneración por presión.

Otro artículo que resume bien las investigaciones anteriores es el de Dash et. Alabama. $ ^ {[2]} $

Ambos artículos a los que se hace referencia también proporcionan un buen conjunto de referencias para lectura adicional.

Referencias

1. Calderon, C. y Mohazzabi, P. (2018) » Prefusión, fusión a presión y regeneración del hielo revisitado. » Revista de Física y Matemáticas Aplicadas, 6, 2181-2191. https://doi.org/10.4236/jamp.2018.611183

Vista previa / lectura en línea en: https://www.researchgate.net/publication/328766489_Premelting_Pressure_Melting_and_Regelation_of_Ice_Revisited

2. Drake, JG, Fu, H. y Wettlaufer, JS (1995) » La fusión previa del hielo y sus consecuencias ambientales. » Informes sobre el progreso de la física, 58, 115. es. Reports on Progress in Physics, 58, 115. https://doi.org/10.1088/0034-4885/58/1/003

Comentarios

• Fantástico. Es bueno ver que ‘ todavía se está publicando material nuevo sobre estos temas. Gracias por compartir el documento.
• No hay problema. ‘ ha estado molestando a científicos e ingenieros desde el siglo XIX, no ‘ sé si esta es la última palabra, pero no he ‘ No he visto nada nuevo sobre el tema durante el último año.

Bueno , tener un bloque sólido de hielo. Fije los pesos a una cuerda en ambos extremos y cuélguela sobre el hielo. La cuerda atravesará el hielo durante un período de tiempo, sin cortar todo el bloque. ¿Cómo sucede esto? presión derritiendo minúsculas cantidades de hielo debajo de la cuerda y el agua volviéndose a congelar por encima de la cuerda.

Se demostró que el agua superficial Las moléculas vibran con más fuerza que las de la masa, habiendo menos moléculas vecinas con las que interactuar. Aparentemente, esto crea una película nanométrica de agua casi líquida que reduce la fricción.

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• esto solo es cierto hasta una cierta temperatura por debajo de la cual no es necesario tener una capa de agua.

Regelation -Regelation es el fenómeno de derretirse bajo presión y volver a congelarse cuando la presión se reduce. Muchas fuentes afirman que la gelación se puede demostrar colocando un alambre fino alrededor de un bloque de hielo, con un peso pesado adherido a él.

Zapatos para patinadores sobre hielo:

Todo el peso del patinador se concentra en esta pequeña porción de área, por lo tanto, hielo debajo de los zapatos se derrite rápidamente [debido a la Regelation ] convirtiendo el hielo en agua (observe que debido a la alta presión, el hielo se convierte en agua sin aumentar la temperatura, generalmente el hielo se derrite a 0 ℃). Por lo tanto, debido a la sustitución de una cierta cantidad de hielo por agua, la fricción de la superficie disminuye y el patinador se mueve con facilidad.

¿Por qué utilizar el término regelación? Dado que debido a la presión (o) la tensión, una pequeña cantidad de hielo se convierte en agua, el hielo entero no se rompe (, se derrite), lo que hace posible el patinaje.

Además: la gente intentó agregar wiki, editar resumen

Comentarios

• La parte sobre patinaje sobre hielo se agregó a la entrada de wikipedia como un error. A menos que pueda probar lo contrario, creo que no es prudente citar esa entrada de wikipedia como fuente.
• Se eliminó hace 10 años y aún no se volvió a agregar. También se citó con una fuente en los conceptos erróneos (no ‘ t actualmente tengo acceso a la fuente). A menos que pueda proporcionar una buena prueba de esto, va en contra de las otras cosas que se han dicho y el propósito de este hilo. El punto es que la carga recae sobre usted para demostrar que esta presión es suficiente para los efectos declarados. Muchas fuentes no ‘ creen que sea una explicación suficientemente buena.
• @JMac c ‘ mes, la regelación es Llamado cuando aplicamos presión sobre el hielo y éste se convierte en agua. Pero cuando se elimina esa presión, el agua se convierte nuevamente en hielo. No ‘ ¿No crees que esto es lo que sucede mientras patinas?
• Las presiones de los patines no ‘ parecen ser lo suficientemente alto como para derretir temporalmente el hielo a temperaturas como -1 ° C. El problema no es ‘ t que la regulación no es ‘ una cosa. El problema es que el análisis cuantitativo de la situación muestra que el efecto no es ‘ t lo suficientemente grande como para causar una fusión localizada. Necesitaría presiones que no lograría patinando sobre hielo, por lo que se requieren factores adicionales para describir el fenómeno. Su respuesta no proporciona nada más allá de lo que el OP ya describió y luego describió su problema con él. A menos que pueda demostrar matemáticamente lo contrario, esto no ‘ no lo responde