Кажется очевидным: лёд скользкий, потому что гладкий. Но стекло тоже гладкое, а на
нём не падают. Настоящая причина сложнее и интереснее — и это не давление, как
учили раньше.
Секрет — тонкая плёнка воды
На поверхности льда существует тончайшая плёнка жидкой (или квазижидкой) воды.
Она есть там даже без давления и нагрева — молекулы у самой поверхности не могут
выстроиться в жёсткий кристалл и остаются подвижными. Именно по этой плёнке, а не
по сухому льду, скользит подошва или конёк.
Что усиливает эффект
Когда вы давите и трётесь о лёд, добавляются два механизма:
- фрикционный нагрев — трение подтапливает верхний слой, создавая
микроскопическую смазку; - premelting (преплавление) — тот самый жидкий слой на поверхности.
Вместе они дают ту самую скользкость.
Развенчиваем миф
Старое школьное объяснение — «давление плавит лёд под коньком» (pressure melting)
— не главная причина. Расчёты показывают, что давления обычного человека или
конька недостаточно, чтобы заметно расплавить лёд. Работают именно плёнка и
фрикционный нагрев.
Итог
Лёд скользкий, потому что его поверхность всегда чуть-чуть жидкая, а трение делает
её ещё более жидкой. Гладкость и давление — не главные герои этой истории.
Источники
- Physics Today, Robert Rosenberg — «Why Is Ice Slippery?».