Jazda na łyżwach, jak to naprawdę działa?

Tak, to prawda, że ciśnienie jest zbyt małe, ale prawdziwe wyjaśnienie nie jest jeszcze uzasadnione. Niemniej jednak zdrowy rozsądek jest taki, że istnieje warstwa nawilżająca wody lub przynajmniej anomalnego lodu. Aby zapoznać się z ogólnym opisem, zobacz: http://lptms.u-psud.fr/membres/trizac/Ens/L3FIP/Ice.pdf

Komentarze

• Ciśnienie jest zbyt niskie do topienia w masie, ale topienie powierzchniowe jest inne i to jest istotny problem. Ściskanie powierzchni lodu wodnego spowoduje stopienie pewnej powierzchni, ale ściskanie powierzchni innych materiałów zestali każdą ciecz powierzchniową, ponieważ ciekły lód ma mniejszą objętość. Wyjaśnienie jest zasadniczo poprawne, topnienie masy nie ma znaczenia.
• @RonMaimon: Jeśli w lodzie lub ostrzu występują nieregularności, nie ' t ciśnienie w tych punktach jest prawie nieskończone, chyba że woda pod nimi ustąpi? Myślę, że przynajmniej część ciężaru łyżwiarza byłaby przenoszona przez wodę w stanie ciekłym, chyba że sprężona woda skropliłaby się, przekształciła w konfigurację o niższym ciśnieniu i ponownie zamarzła. Czy narty byłyby skuteczne przy -35 na wypolerowanej, zamarzniętej tafli lodu?
• @supercat: Nacisk wygrał ' nie byłby nieskończony, ponieważ moduł Younga lodu nie jest nieskończony – nie jest nieskończenie sztywny; jest ' ściśliwy do pewnego stopnia i będzie się nieco ściskał pod ciśnieniem. Może też lokalnie pękać destrukcyjnie i przemieszczać się jako pył / odłamki bez zmiany fazy.
• @SF .: Uznałbym kompresję, pękanie i topienie za formy ” ustępując „. Chodzi mi o to, że nawet jeśli ' nie byłoby wystarczającego ciśnienia do stopienia lodu przy równomiernym obciążeniu łyżwy, niektóre obszary pod rolką będą zwykle pod znacznie wyższym ciśnieniem niż inne.

Twierdzenie, że łyżwa nie wywiera wystarczającego nacisku, aby stopić lód, jest błędne. Wyobraź sobie, że rolka jest opuszczana pionowo, aż dotknie idealnie płaskiej powierzchni lodu. Początkowy obszar kontaktu (zanim ostrze zacznie zanurzać się w lodzie) byłby nieobliczalnie mały, a początkowe ciśnienie nieobliczalnie duże z powodu krzywizn. Typowy „rocker” w desce freestyle ma promień 6 stóp; jego „wgłębienie” od 7/16 do 10/16 cala. Ostrze ma zazwyczaj grubość 0,15 cala, więc jego dwie krawędzie mają kąty „zgryzu” od 7 do 10 stopni. Szybkość, z jaką krawędź mogłaby topić lód i zapadać się, byłaby ograniczona przez przewodzenie ciepła. W dynamicznej sytuacji, gdy łyżwiarz ślizga się z dużą prędkością, lepkie rozpraszanie w cienkiej warstwie wody smarującej generowałoby część ciepła.Jeśli trajektoria łyżwiarza jest zakrzywiona, ale krzywizna rockera pomnożona przez sin ( tilt ) jest słabo dopasowana do krzywizny trajektorii, wystąpi dodatkowe tarcie i efekty dźwiękowe, gdy krawędź przeżuwa lód.

To pytanie jest przedmiotem gorącej rywalizacji od wieków.

Calderon & Mohazzabi $ ^ {[1]} $ stanowią doskonałe podsumowanie różnych teorii proponowanych przez lata, aby wyjaśnić, dlaczego lód jest tak śliski artykuł ” Premelting, Pressure Topting i Regelation of ice revisited ”

Przedstawiają one zarówno teoretyczne, jak i eksperymentalne dowody ani topienie pod ciśnieniem, ani samo topienie tarcia nie wyjaśniają tego zjawiska i nie wyciągają wniosków z mikroskopii sił atomowych, wśród innych dowodów, że istnieje wstępnie topiąca się warstwa powierzchniowa Quasi-Liquid o specjalnych właściwościach – to pierwotnie zaproponowano Faradaya i Thompsona w latach pięćdziesiątych XIX wieku – że w połączeniu z pewnym stopniem ciśnienia umożliwiają jazdę na łyżwach.

W rzeczywistości wskazują oni na inne badania, które pokazują, że lód nie jest jedynym ciałem stałym zachowującym się inaczej na powierzchni, gdy blisko jego temperatury topnienia. Głównym powodem, dla którego zauważamy lód, jest to, że jest to jedna z niewielu substancji, które napotykamy, a która jest bliska temperatury topnienia, gdy go napotkamy, i jego obfitość.

Narciarstwo jest również pomocne dzięki jednokrotnemu topnieniu tarcia Rozpoczyna się ruch. Jednak obciążony drut przecinający lód to topienie i regelacja pod ciśnieniem.

Inną pracą, która dobrze podsumowuje poprzednie badania, jest praca Dash et. glin. $ ^ {[2]} $

Oba dokumenty, do których się odwołujemy, również zawierają dobry zestaw odniesień do dalszego czytania.

Referencje

1. Calderon, C. and Mohazzabi, P. (2018) ” Wstępne topienie, topienie pod ciśnieniem i regeneracja lodu ponownie. ” Journal of Applied Mathematics and Physics, 6, 2181-2191. https://doi.org/10.4236/jamp.2018.611183

Wyświetl podgląd / przeczytaj online pod adresem: https://www.researchgate.net/publication/328766489_Premelting_Pressure_Melting_and_Regelation_of_Ice_Revisited

2. Drake, JG, Fu, H. and Wettlaufer, JS (1995) ” Topnienie lodu i jego konsekwencje środowiskowe. ” Raporty o postępach w fizyce, 58, 115. es. Raporty o postępach w fizyce, 58, 115. https://doi.org/10.1088/0034-4885/58/1/003

Komentarze

• Fantastycznie. Wspaniale jest widzieć, że ' jest wciąż publikowany nowy materiał na te tematy. Dziękujemy za udostępnienie artykułu.
• Nie ma problemu. ' dręczy naukowców i inżynierów od XIX wieku, nie ' nie wiem, czy to jest ostatnie słowo, ale nie ' nie widziałem nic nowego na ten temat w ciągu ostatniego roku.

Pamiętam, jak czytałem książkę (o fizyce powierzchni) podczas studiów magisterskich na ten temat. Przedstawiono wykres tarcia stalowej „łyżwy” o stały argon w temperaturze topnienia argonu i poniżej. Diagram był jakościowo identyczny z tym samym eksperymentem dla lodu. Tarcie spadło do niskich wartości, gdy temperatura zbliżyła się do temperatury topnienia. Argon topi się regularnie, dlatego topienie ciśnieniowe nie jest możliwe. Żałuję, że nie zapamiętałem tytułu i autora tej książki: = (Georg

Kolejny fakt przeciwko topnieniu 2 ciśnienia „: jak działa jazda na nartach? Ciśnienie pod nartami jest bardzo niskie.

Komentarze

• To nie ' nie stanowi argumentu przeciwko topnieniu ciśnienia. Dlaczego miałbyś oczekiwać, że jazda na nartach i łyżwach będzie w ogóle wykorzystywana ten sam mechanizm? Dlaczego miałbyś oczekiwać, że śnieg i lód będą miały te same właściwości?

Cóż , mając solidny blok lodu. Atatch obciąża sznurek na obu końcach i zawiesza go na lodzie. Sznurek przechodzi przez lód przez pewien czas, bez faktycznego przecinania całego bloku. Jak to się dzieje? topiąca się pod ciśnieniem minescula ilości lodu pod sznurkiem i woda zamarzająca nad sznurkiem.

Wykazano, że woda powierzchniowa cząsteczki wibrują silniej niż te w masie, mając mniej sąsiednich cząsteczek do interakcji. Najwyraźniej tworzy to nanometryczną warstwę quasi-ciekłej wody, która zmniejsza tarcie.

Komentarze

• dotyczy to tylko określonej temperatury, poniżej której nie musi mieć warstwy wody.

Regelacja -Regelacja to zjawisko topienia się pod ciśnieniem i ponownego zamarzania po obniżeniu ciśnienia. Wiele źródeł podaje, że regelację można zademonstrować, obwiązując cienki drut wokół bloku lodu, z przymocowanym do niego ciężarem.

Buty dla łyżwiarzy:

Cały ciężar łyżwiarza jest skoncentrowany na tej niewielkiej części obszaru, a więc lód pod butami topi się szybko [z powodu regelacji ] przekształcania lodu w wodę (zauważ, że z powodu wysokiego ciśnienia lód zamienia się w wodę bez wzrostu temperatury, zazwyczaj lód topi się w temperaturze 0 ℃). Stąd z powodu zastąpienia pewnej ilości lodu wodą, tarcie zmniejsza się powierzchni i łyżwiarz łatwo się porusza.

Dlaczego używać terminu regelacja? Ponieważ z powodu ciśnienia (lub) obciążenia niewielka ilość lodu zamienia się w wodę, cały lód nie pęka (nie topi się), umożliwiając jazdę na łyżwach.

Ponadto: ludzie próbowali dodawać na wiki, edytuj podsumowanie

Komentarze

• Część dotycząca jazdy na łyżwach została dodana do wpisu na Wikipedii jako błędne przekonanie. Jeśli nie możesz udowodnić, że jest inaczej, myślę, że nierozsądne jest cytowanie tego wpisu z Wikipedii jako źródła.
• Został usunięty 10 lat temu i nadal nie jest dodawany z powrotem. Był on również cytowany wraz ze źródłem w błędnych przekonaniach (nie ' nie mam obecnie dostępu do źródła). Jeśli nie potrafisz udowodnić tego, sprzeciwiasz się innym rzeczom i celowi tego wątku. Chodzi o to, że na tobie spoczywa ciężar udowodnienia, że ta presja jest wystarczająca dla określonych efektów. Wiele źródeł nie uważa, że ' to wystarczające wyjaśnienie.
• @JMac c ' mon, regelacja jest nazywana, gdy naciskamy na lód, który zamienia się w wodę. Ale kiedy to ciśnienie zostanie usunięte, woda ponownie zamienia się w lód. Nie ' czy to tak się dzieje podczas jazdy na rolkach?
• Wydaje się, że presja ze strony rolek nie ' t być prawie wystarczająco wysoka, aby tymczasowo stopić lód w temperaturach nawet takich jak -1 ° C. Problem nie jest ' t, że regulacja nie jest ' ta rzecz. Problem w tym, że ilościowa analiza sytuacji pokazuje, że efekt nie jest ' wystarczająco duży, aby spowodować nawet miejscowe topnienie. Potrzebowałbyś presji, której nie osiągniesz, jeżdżąc na łyżwach na lodzie, więc do opisania tego zjawiska potrzebne są dodatkowe czynniki. Twoja odpowiedź nie zawiera niczego poza tym, co opisał już OP, a następnie opisał jego problem. O ile nie możesz matematycznie udowodnić, że jest inaczej, to nie ' nie odpowiada na to