Patinação no gelo, como realmente funciona?

Sim, é verdade que a pressão é muito pequena, mas a verdadeira explicação ainda não se justifica. No entanto, o senso comum é que existe uma película lubrificante de água ou pelo menos gelo anômalo. Para obter uma visão geral, consulte: http://lptms.u-psud.fr/membres/trizac/Ens/L3FIP/Ice.pdf

Comentários

• A pressão é muito pequena para o derretimento em massa, mas o derretimento de superfície é diferente, e este é o problema relevante. Comprimir uma superfície de gelo de água derreterá alguma superfície, mas comprimir a superfície de outros materiais solidificará qualquer líquido superficial, porque o gelo líquido tem um volume menor. A explicação é fundamentalmente correta, o derretimento em massa é irrelevante.
• @RonMaimon: Se houver alguma irregularidade no gelo ou na lâmina, não ‘ o a pressão nesses pontos seja quase infinita, a menos ou até que o H2O abaixo deles ceda? Eu acho que pelo menos parte do peso do patinador seria suportado pela água líquida, a menos que a água comprimida se liquefasse, se remodelasse para uma configuração de pressão mais baixa e se congelasse novamente. Os esquis seriam eficazes a -35 em uma placa de gelo polida e congelada?
• @supercat: A pressão ganhou ‘ t ser infinita porque o módulo Young de gelo não é infinito – não é infinitamente rígido; ele ‘ é compressível até certo ponto e cederá (comprimirá) um pouco sob pressão. Também pode quebrar localmente de forma destrutiva e ser deslocado como poeira / fragmentos sem mudança de fase.
• @SF .: Eu consideraria compressão, quebra e derretimento como formas de ” cedendo “. Meu ponto é que mesmo se não houvesse ‘ pressão suficiente para o gelo derreter se o peso fosse aplicado uniformemente em um patim, algumas áreas sob um patim geralmente estarão sob pressão muito maior do que outros.

A afirmação de que o skate não exerce pressão suficiente para derreter o gelo está errada. Imagine que o patim é abaixado verticalmente até tocar uma superfície perfeitamente plana de gelo. A área de contato inicial (antes que a lâmina comece a afundar no gelo) seria incalculavelmente pequena e a pressão inicial incalculavelmente grande por causa das curvaturas. O “rocker” de uma lâmina de estilo livre típico tem um raio de 6 pés; seu “oco” de 7/16 a 10/16 polegadas. A lâmina tem normalmente 0,15 polegada de espessura, então suas duas bordas têm ângulos de “mordida” de 7 a 10 graus. A taxa na qual uma borda poderia derreter o gelo e afundar seria limitada pela condução de calor. Em uma situação dinâmica, com o patinador deslizando a uma boa velocidade, a dissipação viscosa na fina camada de água lubrificante geraria parte do calor.Se a trajetória do patinador for curva, mas a curvatura do rocker multiplicada pelo pecado ( inclinação ) for mal combinada com a curvatura da trajetória, haverá atrito adicional e efeitos sonoros conforme a borda mastiga o gelo.

Esta pergunta tem sido muito contestada há anos.

Calderon & Mohazzabi $ ^ {[1]} $ dá um excelente resumo das várias teorias propostas ao longo dos anos para explicar por que o gelo é tão escorregadio em seus artigo ” Pré-fusão, derretimento por pressão e regelação do gelo revisitado ”

Eles oferecem evidências teóricas e experimentais de que nem o derretimento por pressão nem o derretimento por fricção por si só explicam o fenômeno e concluem a partir da microscopia de força atômica, entre outras evidências, que há uma camada superficial quase-líquida de pré-fusão com propriedades especiais – Isso foi originalmente proposto por Faraday e Thompson na década de 1850 – que, em conjunto com alguma pressão de derretimento, torna possível a patinação no gelo.

Na verdade, eles apontam para outras pesquisas que mostram que o gelo não é o único sólido se comportando de maneira diferente na superfície quando perto de seu ponto de fusão. As principais razões pelas quais notamos o gelo é porque ele é uma das poucas substâncias que encontramos que está perto de seu ponto de derretimento quando o encontramos e sua abundância.

O esqui também é ajudado pelo derretimento por fricção uma vez o movimento começa. O corte de arame ponderado através do gelo, no entanto, é o derretimento por pressão e a regelação.

Outro artigo que resume bem as pesquisas anteriores é o de Dash et. al. $ ^ {[2]} $

Ambos os artigos referenciados também fornecem um bom conjunto de referências para leitura posterior.

Referências

1. Calderon, C. e Mohazzabi, P. (2018) ” Pré-derretimento, derretimento por pressão e recriação do gelo revisitado. ” Journal of Applied Mathematics and Physics, 6, 2181-2191. https://doi.org/10.4236/jamp.2018.611183

Visualize / leia online em: https://www.researchgate.net/publication/328766489_Premelting_Pressure_Melting_and_Regelation_of_Ice_Revisited

2. Drake, JG, Fu, H. e Wettlaufer, JS (1995) ” A pré-fusão do gelo e suas consequências ambientais. ” 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

Comentários

• Fantástico. É ótimo ver que ‘ s ainda material novo sendo publicado sobre esses tópicos. Obrigado por compartilhar o papel.
• Sem problemas. Ele ‘ incomoda cientistas e engenheiros desde o século 19, não ‘ não sei se esta é a palavra final, mas eu não ‘ Não vi nada de novo sobre o assunto no último ano ou mais.

Lembro-me de ter lido um livro (sobre física de superfície) durante meu estudo de graduação sobre esse assunto. Havia um diagrama sobre o atrito de um “patim” de aço sobre argônio sólido na temperatura de fusão do argônio e abaixo dela. O diagrama era qualitativamente idêntico ao mesmo experimento para gelo. O atrito caiu para valores baixos quando a temperatura se aproximou do ponto de fusão. O argônio derrete regularmente, por esse motivo o derretimento por pressão não é possível. Lamento não ter memorizado o título e o autor desse livro: = (Georg

Outro fato contra o derretimento de 2 pressão “: como funciona o esqui? A pressão sob um esqui é muito baixa.

Comentários

• Isso não ‘ argumenta contra o derretimento da pressão. Por que você esperaria que esquiar e patinar o mesmo mecanismo? Por que você esperaria que neve e gelo sólido tivessem as mesmas propriedades?

Bem , tendo um bloco sólido de gelo. Prenda pesos em uma corda em ambas as extremidades e pendure-a sobre o gelo. A corda passará pelo gelo por um período de tempo, sem realmente cortar o bloco inteiro. Como isso acontece? possivelmente o pressão derretendo minúsculas quantidades de gelo sob o fio e a água recongelando acima do fio.

Foi mostrado que a água superficial as moléculas vibram com mais força do que aquelas na massa, tendo menos moléculas vizinhas para interagir. Aparentemente, isso cria um filme nanométrico de água quase líquida que reduz o atrito.

Comentários

• isso só é verdadeiro até certa temperatura abaixo da qual você não precisa de uma camada de água.

Regelação -Regelação é o fenômeno de fusão sob pressão e congelamento novamente quando a pressão é reduzida. Muitas fontes afirmam que a regelação pode ser demonstrada enrolando um fio fino em volta de um bloco de gelo, com um peso pesado preso a ele.

Sapatos de patinadores de gelo:

Todo o peso do patinador está concentrado nesta pequena parte da área, portanto, o gelo sob os sapatos derrete rapidamente [devido à Regelação ] convertendo gelo em água (observe que devido à alta pressão o gelo se converte em água sem aumento de temperatura, geralmente o gelo derrete a 0 ℃). Portanto, devido à substituição de alguma quantidade de gelo por água, o atrito da superfície diminui e o patinador se move facilmente.

Por que usar o termo regelação? Uma vez que devido à pressão (ou) tensão, uma pequena quantidade de gelo é convertida em água, o gelo inteiro não se quebra (, derrete), tornando a patinação possível.

Além disso: as pessoas tentaram adicionar wiki, editar resumo

Comentários

• A parte sobre patinação no gelo foi adicionada à entrada da Wikipédia como um equívoco. A menos que você possa provar o contrário, acho imprudente citar essa entrada da Wikipedia como fonte.
• Ela foi removida há 10 anos e ainda não foi adicionada de volta. Também foi citado com uma fonte nos equívocos (eu não ‘ atualmente tenho acesso à fonte). A menos que você possa fornecer uma boa prova disso, você está indo contra as outras coisas ditas e o propósito deste tópico. A questão é que o fardo recai sobre você para provar que essa pressão é suficiente para os efeitos declarados. Muitas fontes não ‘ não acreditam que seja uma explicação boa o suficiente.
• @JMac c ‘ mon, regelação é chamado quando aplicamos pressão no gelo e isso se transforma em água. Mas quando essa pressão é removida, a água novamente se transforma em gelo. Não ‘ para você isso é o que acontece ao patinar?
• As pressões dos patins não ‘ parecem ser quase alto o suficiente para derreter o gelo temporariamente em temperaturas iguais a -1 ° C. O problema não é ‘ que a regulamentação não é ‘ ta coisa. O problema é que a análise quantitativa da situação mostra que o efeito não é ‘ t grande o suficiente para causar derretimento localizado. Você precisaria de pressões que não alcançaria patinando no gelo, portanto, são necessários fatores adicionais para descrever o fenômeno. Sua resposta não fornece nada além do que o OP já descreveu e, em seguida, descreveu seu problema com ele. A menos que você possa provar matematicamente o contrário, isso não ‘ responderá