Чому ковзають ковзани

Чому ковзають ковзани

Коли людина на ковзанах пересувається по льоду, то він не біжить, а ковзає. Леза ковзанів плавно їдуть по поверхні, очевидно, зустрічаючи не дуже великий опір. Досвідчений ковзаняр здатний розвинути швидкість до 40 км на годину. Закони фізики — ось що допомагає ковзанах ковзати, а людині дуже швидко переміщатися по льоду.

Інструкція

Чому ж ковзани так добре ковзають? Перша думка, яка приходить в голову — просто лід рівний і гладкий. Але насправді є і більш рівні поверхні (наприклад, скло), за якими ковзани не будуть їхати. Весь секрет полягає в особливі властивості води.

Вода дещо відрізняється від інших речовин на Землі. Якщо практично всі вони при нагріванні розширюються, а при охолодженні зменшуються в об’ємі, то з водою все відбувається абсолютно навпаки. Якщо почати охолоджувати воду, то до пори до часу вона, як і інші речовини, буде стискатися, але тільки до тих пір, поки її температура не досягне 4 градусів Цельсія. З цього моменту вода почне розширюватися. А коли вона перетвориться на лід, то буде займати набагато більше місця, ніж було потрібно рідини.

Структура молекул льоду дуже цікава. Вона формуються з ажурних з’єднань, між якими багато повітря. Щоб приблизно уявити собі процес кристалізації води, можна згадати різноманітні форми сніжинок. Саме з тієї причини, що в льоду міститься багато повітря, його щільність менше, ніж у води.

Але коли на лід виходить людина на ковзанах, то вузькі леза роблять на замерзлу воду досить сильний тиск. Завдяки цьому кристали льоду нагріваються і руйнуються, знову перетворюючись на воду. Але одного тиску недостатньо. Виявилося, що лід плавиться ще й під впливом сили, яку, як здається, повинен намагатися подолати ковзаняр. Це сила тертя. Адже лід тільки виглядає таким гладким і дзеркальним, а насправді вода застигає дуже нерівномірно. У той момент, коли коник прослизає по шорсткою, якщо розглядати в масштабі молекул, поверхні льоду, виникає механічна енергія тертя, яка миттєво перетворюється на теплову.

Це відбувається дуже швидко, саме в той момент, коли лезо ковзає по льоду. Під коником утворюється тонка водяна прошарок, саме по ній він і ковзає. Шар води дуже тонкий, і як тільки лезо покинуло його поверхню, він тут же замерзає знову, але цього короткого часу достатньо, щоб можна було кататися на ковзанах.