Современные физические заблуждения: почему едут коньки

Мир вокруг нас не только удивителен, он полон заблуждений и откровенных мистификаций.

Одно из таких заблуждений - ответ на вопрос, почему едут коньки.

Большинство людей, отвечая на этот вопрос, говорят: человек на коньках оказывает давление на лед, который под этим давлением плавится. В результате конеу скользит по тонкому слою воды, образующемуся между лезвием и льдом.

Как ни удивительно, доступность интернета не приводит к доступности современного научного знания. Если вы погуглите, то увидите, что это заблуждение весьма живуче.

 Взглянем на источник, заслуживающий доверия:

7.1 Почему конек едет по льду?

Вопрос: Почему конек едет по льду?

Ответ: В литературе можно найти много объяснений этого явления: понижение температуры плавления льда под давлением; плавление льда из-за выделения тепла при трении конька о лед; слоистое строение поверхности льда аналогично графиту; присутствие "квазижидкого" слоя на поверхности льда и т.п.

В справочнике "Снег" (Ленинград, Гидрометеоиздат, 1986) на стр.695 пишется: "Теоретическое объяснение того, что коэффициент трения мал, пока остается противоречивым". Там же приводятся ссылки на многие экспериментальные и теоретические работы.

Классическое объяснение РейнольдсаAnchor и Тиндаля, данное более 100 лет назад, опирающееся на то, что точка плавления льда с повышением давления понижается, неверно. Из уравнения Клапейрона-Клаузиуса следует, что для понижения температуры плавления льда на 10 градусов необходимо давление 1350 атм., которое лед не может выдержать (а конькобежец не может создать своим весом). Подробнее в книге И.П.Базарова "Термодинамика", М., Высшая школа, 1991, стр. 167-168.

В 1936 г. Бауден и Хьюз предположили, что водяная смазка образуется из-за теплоты трения. Они экспериментировали с коньками из разных материалов и обнаружили, что конек скользит тем хуже, чем выше теплопроводность его материала.

В 1971 г. Барнс , ТейборAnchor и УокерAnchor обратили внимание на то, что коньки хорошо скользят и при очень малых скоростях - ниже 1 см/с. Их объяснение опирается на пластическую деформацию поверхностного слоя льда (его толщина, по-видимому, равна 0,1 мм).

Источник: Н.Маэно "Наука о льде", М., Мир, 1988, стр. 139-150.

 К этому можно добавить замечательный факт из жизни великого американского физика-экспериментатора Роберта Вуда. С помощью изящного эксперимента он доказал, что лед не плавится под большим давлением.

Вуд взял прочный металлический цилинлр с поршнем, наполнил водой до половины и заморозил. После этого он положил на лед в небольшое углубление в центре свинцовую пулю, долил воды и снова заморозил. В результате в цилинтдре под поршем оказался ледяной цилиндр, в центр которого была вморожена пуля.

 К поршню цилиндра с помощью гидравлического пресса было приложено большое давление, которое поддерживалось достаточно долго. После этого металлический цилиндр, не переворачивая, снова заморозили.

 Если бы в результате приложения давления лед внутри цилиндра расплавился, то пуля опустилась бы на дно. Но на деле оказалось, что полошение пули не изменилось.

Таким образом, прилорженного значительного давления оказалось недостаточно. чтобы расплавить лед.

 Роберт Вуд этим экспериментом опроверг теорию видного американского геолога, утверждавшего, что лед внизу тяжелого ледника плавитсяпод его весом, что приводит к скольжению ледника.