Fizyk na łyżwach - Nauka

A teraz pytanie: dlaczego łyżwy robi się ze stali, a nie na przykład z odpowiedniego tworzywa sztucznego? Znamy już przecież tworzywa, które z powodzeniem mogą zastąpić stal. Są one i dostatecznie twarde, i cechują się tym, że w czasie przesuwania się ich po powierzchni lodu powstaje mniejsza siła tarcia niż podczas przesuwania kawałka metalu (mającego taką samą powierzchnię kontaktu z lodem i taki sam ciężar). Wyobraźcie sobie, że plastykowe łyżwy wykonano! I okazało się, że ślizganie się na nich jest dużo trudniejsze niż na łyżwach stalowych, wymaga od łyżwiarza większego wysiłku. Dlaczego?

Znacie na pewno doświadczenie z bryłą lodu, którą przecina drut obciążony na końcach. Po pewnym czasie drut przechodzi przez lód na wylot. Dzieje się tok dlatego, że drut wywiera na lód ciśnienie, temperatura topnienia lodu obniża się pod drutem się on topi (nawiasem mówiąc, bryła nie zostanie przecięła, bo z kolei woda nad drutem jest już pod normalnym ciśnieniem j na powrót zamarza; zjawisko to nazywamy regelacją lub przemarzaniem lodu). To wiemy - powiecie - ale co to ma wspólnego z plastykową łyżwą? Chwileczkę... Czy wszystko będzie przebiegać tak samo, gdy drut metalowy zastąpimy żyłką nylonową? Niestety, nie! Żyłka będzie wędrować przez lód znacznie, znacznie wolniej. I prędzej bryła lodu się stopi, niż doczekamy się przeniknięcia przez nią żyłki. Wniosek stąd prosty. Nie wystarczy samo ciśnienie. Aby lód się stopił, musi otrzymać także pewną ilość energii cieplnej. A ponieważ nylon jest złym przewodnikiem ciepła, doświadczenie udaje się tylko wówczas, gdy do cięcia lodu użyjemy drutu, bo metal z kolei jest dobrym przewodnikiem. A więc stal, z której zrobiona jest łyżwa, jako dobry przewodniki ciepła dodatkowo sprzyja powstawaniu warstewki wody pod łyżwą. I dlatego łatwiej jest ślizgać się na łyżwach metalowych niż na plastykowych.

Zdawałoby się, że to już koniec rozważań. Niestety, nie. Otóż w temperaturze poniżej -22°C lód nie może się stopić nawet pod bardzo wielkim ciśnieniem. Innymi słowy - w takich warunkach pod łyżwą nie może powstać smarująca warstewka wody. Czyżby w czasie wielkiego mrozu ślizganie się na łyżwach było znacznie trudniejsze niż podczas mrozu umiarkowanego? Nie! Praktycznie nie ma prawie różnicy, mimo że w tych warunkach (mróz poniżej -22°C) żadna smarująca warstewka wody pod ostrzem łyżwy powstać nie może. Czym to wytłumaczyć?

Ze skruchą muszę przyznać, że sam nie umiem na to pytanie odpowiedzieć. I to nie tylko ja, nie odpowie na nie żaden inny fizyk. Na ich usprawiedliwienie możemy tylko powiedzieć, że fizyków problemy te nie trapią, gdyż zajmują się innymi, które uważają za ważniejsze. Kto wie, czy mają rację, niejednokrotnie bowiem zdarzyło się w historii nauki, że z pozoru mało istotne spostrzeżenie było początkiem epokowych odkryć... Może więc ktoś z was (niekoniecznie zaraz) uzupełni teorię ślizgania się? Spróbujcie i podzielcie się swoimi spostrzeżeniami. Ja też chciałbym wiedzieć, co się dzieje pod moimi łyżwami, kiedy radośnie sunę po tafli lodowej.

I na koniec, gdy już jest mniej więcej jasne, co jest niejasne, ostatnie, nieco przewrotne pytanie: skoro łyżwy lepiej robić ze stali mlii z plastyku, to dlaczego ślizgi nart wykonuje się z tworzyw sztucznych? Przecież śnieg to też zestalona

Zbigniew Płochocki Wasze komentarze: Student PW: 21.11.2020, 16:23 Ciśnienie nie ma tu nic do rzeczy. Żeby w wyniku działania nacisku topić lód, łyżwiarz musiałby ważyć średnio 700kg !! W pełni zgadzam się z kolegą Guciem :) Student M: 24.10.2017, 17:43 Według mnie samo tarcie łyżwy o lód, powoduje wytworzenie wystarczającej ilości ciepła, aby lokalnie podwyższyć temperaturę ostrza łyżwy , do temperatury powyżej -22 °C ( 251 K) . Cześć ciepła zostaje stracona i przewodzi w kierunku reszty łyżwy, natomiast część zostaje przekazana do lodu, zwiększając jego temperaturę w miejscach styku. W tym momencie ciśnienie wywierane przez łyżwę wystarcza do stopienia lodu. Oczywiście nie zauważamy utrudnienia z tego wynikającego, lub prawie nie zauważamy, gdyż ilość pracy jaka jest wykonywana w tym procesie, jest znikomo mała w stosunku do pracy jaką wykonujemy do przemieszczając się na łyżwach. ZADANIE MIESIĄCA OD KERMITA: 03.01.2016, 18:22 dlaczego łyżwa (do ślizgania się po lodzie) jest stalowa? kamiński mariusz kaminskimariusz.cba.pl pop: 21.02.2012, 10:50 Ale ile stopni ma ten lód gdy dotkniemy łyżwami? 1, 2 ,3 stopnie celcjusza? XYZ: 16.11.2009, 23:14 http://www.thephysicsofhockey.com/ na tej stronie jest książka gdzie jest wyjaśnienie dlaczego mozna się ślizgać nawet przy temp. -22C Marcin: 23.04.2009, 15:07 Fajny materiał. Lubiący fizykę :): 19.01.2009, 21:46 W temperaturze 0 stopni Celsjusza następują dwa procesy: topnienie i krzepnięcie. Kiedy następuje które? Topnienie wtedy, kiedy ciepło jest dostarczone, a krzepi się wtedy ciepło jest oddawane. Gucio: 19.01.2009, 19:31 A ja wiem dlaczego! Lód jest gładki, łyżwy też, a więc tarcie jest niewielkie niezależnie od tego, czy warstwa wody jest, czy jej nie ma. Pamiętam jak byłem mały ślizgałem się na grubum worku foliowym. Poślizg był bardzo dobry pomimo tego, że był wykonany z plastiku. Tak samo driftowanie na oblodzonej powierzchni nie jest trudną rzeczą nawet pomimo zaawansowanej technologii produkcji opon zimowych. Pytanie nr 2 tak samo można rozwiązać. Dodatkowo tworzywa sztuczne są dużo lżejsze, co jest ważne biorąc pod uwagę rozmiary nart. darek: 28.03.2008, 21:06 Duzo mi pomogło,tak krótko. (1) Autor Treść Nowości Modlitwa do św. Cezarego z Nazjanzu Modlitwa do św. Tarazjusza bł. Maria Adeodata Pisani Modlitwa do bł. Marii Adeodaty Pisani bł. Dominik Lentini Modlitwa do bł. Dominika Lentini Najbardziej popularne Modlitwa o Cud Tajemnica Szczęścia Modlitwy do św. Rity Litania do św. Józefa Jezu, Ty się tym zajmij - Akt oddania się Jezusowi Godzina Łaski 2025 Poprzednia [ Powrót ] Następna