Pattinaggio sul ghiaccio, come funziona davvero?

Sì, è vero che la pressione è troppo piccola, ma la vera spiegazione non è ancora giustificata. Tuttavia il buon senso è che ci sia un velo dacqua lubrificante o almeno ghiaccio anomalo. Per una panoramica, consulta: http://lptms.u-psud.fr/membres/trizac/Ens/L3FIP/Ice.pdf

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• La pressione è troppo piccola per la fusione in massa, ma la fusione superficiale è diversa e questo è il problema rilevante. La compressione di una superficie di acqua-ghiaccio scioglierà alcune superfici, ma la compressione della superficie di altri materiali solidificherà qualsiasi liquido superficiale, perché il ghiaccio liquido ha un volume inferiore. La spiegazione è fondamentalmente corretta, lo scioglimento della massa è irrilevante.
• @RonMaimon: se ci sono irregolarità nel ghiaccio o nella lama, non ‘ la pressione in quei punti è quasi infinita a meno che o fino a quando lH2O sotto di loro non cedesse? Penso che almeno parte del peso del pattinatore sarebbe sopportato dallacqua liquida a meno che lacqua compressa non si sia liquefatta, si rimodellasse in una configurazione a pressione inferiore e si ricongelasse. Gli sci sarebbero efficaci a -35 su una lastra di ghiaccio ghiacciata lucida?
• @supercat: la pressione ha vinto ‘ non sarebbe infinita perché il modulo di ghiaccio di Young non lo è infinito: non è infinitamente rigido; è ‘ comprimibile fino a un certo punto e cederà (comprimerà) un po sotto pressione. Può anche rompersi localmente in modo distruttivo e essere spostato come polvere / frammenti senza cambiamento di fase.
• @SF .: Considero la compressione, la rottura e la fusione come forme di ” cedendo “. Il punto è che anche se non ci sarebbe ‘ pressione sufficiente per sciogliere il ghiaccio se il peso fosse applicato uniformemente su un pattino, alcune aree sotto un pattino saranno solitamente sotto una pressione molto più alta di altri.

Laffermazione che il pattino non esercita una pressione sufficiente per sciogliere il ghiaccio è sbagliata. Immagina che il pattino venga abbassato verticalmente fino a toccare una superficie di ghiaccio perfettamente piana. Larea di contatto iniziale (prima che la lama inizi ad affondare nel ghiaccio) sarebbe incalcolabilmente piccola e la pressione iniziale incalcolabilmente grande a causa delle curvature. Il tipico “rocker” di una lama freestyle ha un raggio di 6 piedi; la sua “cavità” da 7/16 a 10/16 pollici. La lama è tipicamente spessa 0,15 pollici, quindi i suoi due bordi hanno angoli di “presa” da 7 a 10 gradi. La velocità con cui un bordo potrebbe sciogliere il ghiaccio e affondare sarebbe limitata dalla conduzione del calore. In una situazione dinamica, con il pattinatore che scivola a una buona velocità, la dissipazione viscosa nel sottile strato di acqua lubrificante genererebbe parte del calore.Se la traiettoria del pattinatore è curva ma la curvatura del rocker moltiplicata per il peccato ( inclinazione ) è scarsamente adattata alla curvatura della traiettoria, allora ci saranno ulteriori attriti ed effetti sonori mentre il bordo mastica il ghiaccio.

Questa domanda è stata oggetto di accesi dibattiti per secoli.

Calderon & Mohazzabi $ ^ {[1]} $ fornisce uneccellente sintesi delle varie teorie proposte nel corso degli anni per spiegare perché il ghiaccio è così scivoloso nel loro paper ” Premelting, Pressure Melting e Regelation of ice revisited ”

Offrono prove sia teoriche che sperimentali che né la fusione per pressione né la fusione per attrito spiegano da sole il fenomeno e concludono dalla microscopia a forza atomica, tra le altre prove, che esiste uno strato superficiale quasi liquido pre-fusione con proprietà speciali – Questo è stato originariamente proposto di Faraday e Thompson negli anni 50 dellOttocento, che, in combinazione con un po di fusione della pressione, rende possibile il pattinaggio sul ghiaccio.

In realtà indicano altre ricerche che dimostrano che il ghiaccio non è lunico solido che si comporta in modo diverso sulla superficie quando vicino al punto di fusione. Il motivo principale per cui notiamo il ghiaccio è perché è una delle poche sostanze che incontriamo che è vicina al punto di fusione quando lo incontriamo e la sua abbondanza.

Lo sci è anche aiutato dallo scioglimento per attrito una volta Il movimento inizia. Il filo appesantito che taglia il ghiaccio, tuttavia, sta sciogliendo e regelando a pressione.

Un altro documento che riassume bene le ricerche precedenti è quello di Dash et. al. $ ^ {[2]} $

Entrambi i documenti citati forniscono anche una buona serie di riferimenti per ulteriori letture.

Riferimenti

1. Calderon, C. e Mohazzabi, P. (2018) ” Premelting, Pressure Melting e Rigelation of Ice Revisited. ” Journal of Applied Mathematics and Physics, 6, 2181-2191. https://doi.org/10.4236/jamp.2018.611183

Visualizza lanteprima / leggi online su: https://www.researchgate.net/publication/328766489_Premelting_Pressure_Melting_and_Regelation_of_Ice_Revisited

2. Drake, JG, Fu, H. e Wettlaufer, JS (1995) ” La premelazione del ghiaccio e le sue conseguenze ambientali. ” Reports on Progress in Physics, 58, 115. es. Reports on Progress in Physics, 58, 115. https://doi.org/10.1088/0034-4885/58/1/003

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• Fantastico. È bello vedere che ‘ è ancora in corso la pubblicazione di nuovo materiale su questi argomenti. Grazie per aver condiviso larticolo.
• Nessun problema. ‘ infastidisce scienziati e ingegneri sin dal XIX secolo, non ‘ non so se questa è lultima parola, ma io non ‘ Non ho visto nulla di nuovo sullargomento nellultimo anno circa.

Bene , avendo un solido blocco di ghiaccio. Attaccare i pesi a una corda su entrambe le estremità e appenderli sul ghiaccio. La corda passerà attraverso il ghiaccio per un periodo di tempo, senza effettivamente tagliare lintero blocco. Come può accadere? minuscole che si sciolgono a pressione ammontano di ghiaccio sotto la corda e lacqua che si ricongela sopra la corda.

È stato dimostrato che lacqua di superficie le molecole vibrano più fortemente di quelle alla rinfusa, avendo meno molecole vicine con cui interagire. Apparentemente, questo crea una pellicola nanometrica di acqua quasi liquida che riduce lattrito.

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• questo è vero solo fino a una certa temperatura al di sotto della quale si non è necessario avere uno strato dacqua.

Regelation -Regelation è il fenomeno dello scioglimento sotto pressione e del congelamento quando la pressione viene ridotta. Molte fonti affermano che la regelazione può essere dimostrata avvolgendo un filo sottile attorno a un blocco di ghiaccio, a cui è attaccato un peso pesante.

Scarpe da pattinatori sul ghiaccio:

Lintero peso del pattinatore è concentrato in questa piccola porzione di area, quindi il ghiaccio sotto le scarpe si scioglie rapidamente [a causa della Regelation ] che converte il ghiaccio in acqua (si noti che a causa dellalta pressione il ghiaccio si converte in acqua senza aumento di temperatura, generalmente il ghiaccio si scioglie a 0 ℃). Quindi, a causa della sostituzione di una certa quantità di ghiaccio con acqua, lattrito della superficie diminuisce e il pattinatore si muove facilmente.

Perché usare il termine regelazione? Poiché a causa della pressione (o) tensione, una piccola quantità di ghiaccio viene trasformata in acqua, lintero ghiaccio non si rompe (, si scioglie), rendendo possibile il pattinaggio.

Inoltre: le persone hanno cercato di aggiungere wiki, modifica riepilogo

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• La parte sul pattinaggio sul ghiaccio è stata aggiunta alla voce di wikipedia come unidea sbagliata. A meno che tu non possa provare il contrario, penso che non sia saggio citare quella voce di Wikipedia come fonte.
• È stata rimossa 10 anni fa e ancora non è stata aggiunta di nuovo. È stato anche citato con una fonte nelle idee sbagliate (io non ‘ attualmente ho accesso alla fonte). A meno che tu non possa fornire una buona prova di ciò, stai andando contro le altre cose dette e lo scopo di questo thread. Il punto è che spetta a te dimostrare che questa pressione è sufficiente per gli effetti dichiarati. Molte fonti non ‘ credono che sia una spiegazione abbastanza valida.
• @JMac c ‘ lun, la registrazione è chiamato quando applichiamo pressione sul ghiaccio e questo si trasforma in acqua. Ma quando quella pressione viene rimossa, lacqua si trasforma di nuovo in ghiaccio. Non ‘ questo è ciò che accade mentre si pattina?
• Le pressioni dei pattini non ‘ sembrano essere abbastanza alto da sciogliere temporaneamente il ghiaccio a temperature anche come -1 ° C. Il problema non è ‘ che il regolamento non è ‘ una cosa. Il problema è che lanalisi quantitativa della situazione mostra che leffetto non è ‘ abbastanza grande da causare anche uno scioglimento localizzato. Avresti bisogno di pressioni che non raggiungerai pattinando sul ghiaccio, quindi sono necessari fattori aggiuntivi per descrivere il fenomeno. La tua risposta non fornisce nulla oltre a ciò che lOP ha già descritto e quindi ha descritto il suo problema con esso. A meno che tu non possa dimostrare matematicamente il contrario, questo ‘ non risponde