不要阻止我,我要在冰面上“飙车”(3)

2023-04-26 来源:飞速影视

不要阻止我,我要在冰面上“飙车”


冰面上冰辙轮廓及周围温度分布(图片来源:参考文献2)
图中虚线是冰刀的轮廓,黑色实线是冰辙的轮廓,红色实线是温度分布。我们可以看出,在冰辙最深处的温度和冰辙外围冰面温度基本一致,其他区域由于摩擦使得温度略高于冰面。
下图是冰刀和冰面接触过中冰融化的示意图:

不要阻止我,我要在冰面上“飙车”


冰刀和冰面接触过程示意图(图片来源:参考文献2)
冰刀和冰面之间形成高压区(High-Pressure Zone),高压区内冰液化,并与破碎的冰颗粒混合成泥浆,从而极大降低冰刀和冰面之间的摩擦。
普通钢片和冰之间的摩擦系数是0.014~0.027之间,而冰刀和冰面之间的摩擦系数是0.0042~0.0072。
由于同样的压力下,摩擦力正比于摩擦系数,所以我们可以看出,冰刀在滑行时受到的摩擦力远小于普通钢片。
结语
冰刀和冰面之间的自润滑机制是一个百年难题,目前仍然没有完整的解释。
压力融化是普遍认可的一种解释,其他机制也可能在冰的摩擦中发挥重要作用,例如摩擦加热、准液体表面膜、磨损等等。因此,运动员在赛场上的优异表现与其背后力学问题的解决息息相关。
都说到这了,还不穿上冰鞋来冰面上走两步。
参考文献:
[1] Colbeck S C. Pressure melting and ice skating[J]. American Journal of Physics, 1995, 63(10): 888-890.
[2] Lever J H, Lines A P, Taylor S, et al. Revisiting mechanics of ice–skate friction: from experiments at a skating rink to a unified hypothesis[J]. Journal of Glaciology, 2021: 1-20.
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