Patinage sur glace, comment ça marche vraiment?

Oui, cest vrai que la pression est trop faible, mais la vraie explication nest pas encore justifiée. Néanmoins, le bon sens est quil y a un film lubrifiant deau ou du moins de glace anormale. Pour un aperçu, voir: http://lptms.u-psud.fr/membres/trizac/Ens/L3FIP/Ice.pdf

Commentaires

• La pression est trop faible pour la fusion en vrac, mais la fusion en surface est différente, et cest le problème pertinent. La compression dune surface de glace deau fera fondre une certaine surface, mais la compression de la surface dautres matériaux solidifiera tout liquide de surface, car la glace liquide a un volume plus petit. Lexplication est fondamentalement correcte, la fusion en vrac nest pas pertinente.
• @RonMaimon: Sil y a des irrégularités dans la glace ou la lame, ‘ la pression à ces points est presque infinie à moins que ou jusquà ce que le H2O en dessous ne cède? Je pense quau moins une partie du poids du patineur serait supportée par leau liquide à moins que leau comprimée ne se liquéfie, ne se remodèle en une configuration à pression plus basse et ne se recongèle. Les skis seraient-ils efficaces à -35 sur une plaque de glace polie et gelée?
• @supercat: La pression gagnée ‘ t être infinie car le module Young de la glace nest pas infini – il nest pas infiniment rigide; il ‘ est compressible dans une certaine mesure et cédera (compressera) un peu sous pression. Il peut également se briser localement de manière destructive et se déplacer sous forme de poussière / éclat sans changement de phase.
• @SF .: Je considérerais la compression, la rupture et la fusion comme des formes de  » cédant le passage « . Mon point est que même sil ny aurait pas ‘ t une pression suffisante pour que la glace fonde si le poids était uniformément appliqué sur un patin, certaines zones sous un patin seront généralement sous une pression beaucoup plus élevée que autres.

Laffirmation selon laquelle le patin nexerce pas assez de pression pour faire fondre la glace est fausse. Imaginez que le patin soit abaissé verticalement jusquà ce quil touche une surface de glace parfaitement plane. La zone de contact initiale (avant que la lame ne commence à senfoncer dans la glace) serait incroyablement petite et la pression initiale incalculablement grande en raison des courbures. Le «rocker» d’une lame de style libre typique a un rayon de 6 pieds; son «creux» de 7/16 à 10/16 pouces. La lame a généralement une épaisseur de 0,15 pouce, de sorte que ses deux bords ont des angles de «morsure» de 7 à 10 degrés. La vitesse à laquelle un bord pourrait faire fondre la glace et senfoncer serait limitée par la conduction thermique. Dans une situation dynamique, avec le patineur glissant à une bonne vitesse, une dissipation visqueuse dans la fine couche deau de lubrification générerait une partie de la chaleur.Si la trajectoire du patineur est courbée mais que la courbure du rockeur multipliée par le péché ( inclinaison ) est mal adaptée à la courbure de la trajectoire, alors il y aura des frottements et des effets sonores supplémentaires au fur et à mesure que la carre ronge la glace.

Cette question est très contestée depuis des lustres.

Calderon & Mohazzabi $ ^ {[1]} $ résume parfaitement les différentes théories proposées au fil des ans pour expliquer pourquoi la glace est si glissante dans leur papier  » Prémélification, fonte sous pression et regelation de la glace revisités  »

Ils offrent des preuves théoriques et expérimentales que ni la fusion sous pression ni la fusion par friction nexpliquent à elles seules le phénomène et concluent de la microscopie à force atomique, entre autres preuves, quil existe une couche de surface de pré-fusion Quasi- Liquide avec des propriétés spéciales – Cela a été proposé à lorigine par Faraday et Thompson dans les années 1850 – qui, en conjonction avec une certaine fonte de la pression, rendent le patinage sur glace possible.

En fait, ils pointent vers dautres recherches qui montrent que la glace nest pas le seul solide à se comporter différemment en surface lorsque près de son point de fusion. La principale raison pour laquelle nous remarquons la glace est parce que cest lune des rares substances que nous rencontrons qui est proche de son point de fusion lorsque nous la rencontrons et de son abondance.

Le ski est également aidé par la fusion par friction une fois le mouvement commence. Le fil lesté coupant à travers la glace, cependant, est la fonte sous pression et la regelation.

Un autre article qui résume bien les recherches précédentes est celui de Dash et. Al. $ ^ {[2]} $

Les deux articles référencés donnent également un bon ensemble de références pour une lecture plus approfondie.

Références

1. Calderon, C. et Mohazzabi, P. (2018)  » Prémélification, fonte sous pression et regelation de la glace revisitées.  » Journal of Applied Mathematics and Physics, 6, 2181-2191. https://doi.org/10.4236/jamp.2018.611183

Aperçu / lecture en ligne à: https://www.researchgate.net/publication/328766489_Premelting_Pressure_Melting_and_Regelation_of_Ice_Revisited

2. Drake, JG, Fu, H. et Wettlaufer, JS (1995)  » La prémélification de la glace et ses conséquences sur lenvironnement.  » Rapports sur les progrès de la physique, 58, 115. es. Rapports sur les progrès de la physique, 58, 115. https://doi.org/10.1088/0034-4885/58/1/003

Commentaires

• Fantastique. Cest formidable de voir que du matériel encore ‘ est publié sur ces sujets. Merci davoir partagé larticle.
• Aucun problème. Il ‘ bogue les scientifiques et les ingénieurs depuis le 19ème siècle, ‘ je ne sais pas si cest le dernier mot, mais je ne le sais pas ‘ t vu quelque chose de nouveau sur le sujet au cours de la dernière année.

Je me souviens avoir lu dans un livre (sur la physique des surfaces) pendant mes études supérieures sur ce sujet. Il y avait un diagramme du frottement dun « patin » en acier sur de largon solide à et en dessous de la température de fusion de largon. Le diagramme était qualitativement identique à la même expérience pour la glace. Le frottement a chuté à des valeurs faibles lorsque la température a approché le point de fusion. Largon fond régulièrement, cest pourquoi la fusion sous pression nest pas possible. Je regrette de ne pas avoir mémorisé le titre et lauteur de ce livre: = (Georg

Un autre fait contre 2pressure melting « : comment fonctionne le ski? La pression sous un ski est très faible.

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• Cela ‘ ne plaide pas du tout contre la fonte de la pression. Pourquoi vous attendez-vous à ce que le ski et le patinage exploitent le même mécanisme? Pourquoi vous attendez-vous à ce que la neige et la glace solide aient les mêmes propriétés?

Eh bien , ayant un bloc de glace solide. Attachez des poids à une ficelle aux deux extrémités et accrochez-la au-dessus de la glace. La ficelle passera à travers la glace pendant un certain temps, sans couper réellement tout le bloc. Comment cela se passe-t-il? pression faisant fondre des quantités minuscules de glace sous la ficelle et leau regelant au-dessus de la ficelle.

Il a été montré que leau de surface les molécules vibrent plus fortement que celles de la masse, ayant moins de molécules voisines avec lesquelles interagir. Apparemment, cela crée un film nanométrique deau quasi-liquide qui réduit la friction.

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• cela nest vrai que jusquà une certaine température en dessous de laquelle vous na pas besoin davoir une couche deau.

Regelation -Regelation est le phénomène de fusion sous pression et de gel à nouveau lorsque la pression est réduite. De nombreuses sources affirment que la regélation peut être démontrée en enroulant un fil fin autour dun bloc de glace, avec un poids lourd attaché à celui-ci.

Chaussures de patinage sur glace:

Le poids total du patineur est concentré sur cette petite partie de la zone, donc la glace sous les chaussures fond rapidement [en raison de la regelation ] convertissant la glace en eau (notez quen raison de la haute pression, la glace se transforme en eau sans augmentation de température, généralement la glace fond à 0 ℃). Par conséquent, en raison du remplacement dune certaine quantité de glace par de leau, le frottement de la surface diminue et le patineur se déplace facilement.

Pourquoi utiliser le terme regelation? Étant donné quen raison de la pression (ou) de la tension, une petite quantité de glace est transformée en eau, la glace entière ne se brise pas (, ne fond pas), ce qui rend le patinage possible.

Aussi: les gens ont essayé dajouter wiki, éditer le résumé

Commentaires

• La partie sur le patinage sur glace a été ajoutée à lentrée wikipedia comme une idée fausse. À moins que vous ne puissiez prouver le contraire, je pense quil nest pas sage de citer cette entrée de wikipedia comme source.
• Elle a été supprimée il y a 10 ans et na toujours pas été ajoutée. Il a également été cité avec une source dans les idées fausses (je nai pas ‘ actuellement accès à la source). À moins que vous ne puissiez fournir une bonne preuve de cela, vous allez à lencontre des autres choses dites et du but de ce fil. Le fait est quil vous incombe de prouver que cette pression est suffisante pour les effets déclarés. De nombreuses sources ne ‘ ne croient pas que cest une explication assez bonne.
• @JMac c ‘ mon, la regelation est appelé quand on applique une pression sur la glace et qui se transforme en eau. Mais lorsque cette pression est supprimée, leau se transforme à nouveau en glace. Ne ‘ que voici ce qui se passe en patinant?
• La pression des patins ne ‘ semble être presque suffisamment haut pour faire fondre temporairement la glace à des températures telles que -1 ° C. Le problème nest ‘ t que la réglementation nest pas ‘ une chose. Le problème est que lanalyse quantitative de la situation montre que leffet nest pas ‘ assez grand pour provoquer même une fusion localisée. Vous auriez besoin de pressions que vous natteindrez pas en patinant sur la glace, donc des facteurs supplémentaires sont nécessaires pour décrire le phénomène. Votre réponse ne fournit rien au-delà de ce que le PO a déjà décrit, puis décrit son problème avec elle. Sauf si vous pouvez prouver mathématiquement le contraire, cela ne répond pas ‘