Почему лед такой скользкий?

Ответ заключается в пленке воды, которая образуется в результате трения, которая намного тоньше, чем ожидалось, и гораздо более вязкая, чем обычная вода, которую заливают в формы для льда.

Эта работа недавно была опубликована французкими исследователями из CNRS (Национальный центр научных исследований Франции) и ENS-PSL (Школа высшего образования) и при поддержке École polytechnique (Политехническая школа) в журнале Physical Review X.

Физика скольжения

«Скользкая» характеристика льда обычно объясняется образованием тонкого слоя жидкой воды, создаваемого трением, что, например, позволяет фигуристу «кататься» поверх этой жидкой пленки. Свойства этого тонкого слоя воды никогда не изучались ранее: его толщина оставалась неизвестной, а его свойства и даже само его существование были предметом споров. Более того, поскольку известно, что жидкая вода является плохим смазывающим веществом, может ли эта пленка жидкости уменьшить трение и сделать лед скользким?

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

Чтобы разрешить этот парадокс, исследователи из Лаборатории физики (CNRS / ENS-PSL / Сорбоннский университет / Парижский университет) в сотрудничестве с командой из Лаборатории гидродинамики (LadHyX, CNRS / Политехническая школа), разработали устройство, оснащенное камертоном, похожим на те, которые используются в музыке, «слышащим» силу при работе во время ледового скольжения с замечательной точностью. Несмотря на размер прибора, всего несколько сантиметров, он достаточно чувствителен, чтобы исследовать лед и анализировать свойства трения в наномасштабе.

Благодаря этому уникальному устройству ученые впервые смогли четко продемонстрировать, что трение действительно создает пленку жидкой воды. Этот процесс, преподнес несколько сюрпризов: при толщине от нескольких сотен нанометров до микрона (одна сотая толщина пряди волос) он намного тоньше, чем были теоретические оценки. Еще более неожиданно, что эта пленка вовсе не «простая вода», а состоит из воды, которая является такой же вязкой, как масло, со сложными вязкоупругими свойствами. Это неожиданное поведение говорит о том, что поверхностный лед не полностью превращается в жидкую воду. Вместо этого он оказывается в гибридном состоянии, похожем на «чешуйчатый лед», смесь ледяной воды и колотого льда. Поэтому тайна скольжения по льду может быть найдена в «вязкой» природе этой водяной пленки.

Эти результаты показывают, что требуется тщательный пересмотр теоретических знаний, которые описывают трение на льду. Необычные свойства талой воды являются ключевым фактором, который до сих пор не учитывался. Это может помочь лучше понять феномен ледяного скольжения, например, в зимних видах спорта, а также поможет предложить инновационные решения для увеличения трения во избежание заноса на обледенелых дорогах. опубликовано econet.ru по материалам phys.org

Подписывайтесь на наш youtube канал!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet