Новое объяснение скользкого льда

17.09.2025

Каждому с детства знакомо ощущение неустойчивости на льду. Нам десятилетиями внушали, что причина скольжения проста: под давлением обуви или коньков верхний слой льда слегка подтаивает, образуя тонкую водную пленку. Однако современные исследования показывают, что эта версия слишком упрощает реальную картину.

Физики из Саарского университета поставили под сомнение традиционное объяснение и предложили совершенно иной механизм. По их мнению, скользкость льда определяется не давлением и не теплом от подошвы, а тонкими взаимодействиями молекулярных диполей, которые возникают на границе соприкосновения льда и обуви.

Профессор Мартин Мюзер применил компьютерное моделирование, чтобы проследить, как именно нарушается кристаллическая решетка льда. Его расчеты показали, что дипольные взаимодействия расстраивают упорядоченное расположение молекул воды и превращают часть поверхности в аморфный слой, ведущий себя как жидкость. Именно по этому нестабильному слою и происходит скольжение.

Чтобы лучше понять открытие, стоит вспомнить, что лед состоит из молекул воды, выстроенных в жесткую решетку. Когда подошва ботинка касается этой поверхности, диполи материала обуви взаимодействуют с диполями молекул на льду, создавая состояние, которое физики называют "фрустрированным". В такой конфигурации кристаллический порядок нарушается, и в результате образуется тонкая жидкая прослойка.

Интересно, что подобные результаты опровергают одно из давних утверждений Джеймса Томпсона, брата знаменитого лорда Кельвина. Почти два века назад он выдвинул гипотезу, что лед скользит из-за давления и трения. Сегодня становится ясно: эти факторы не играют ключевой роли.

Не менее важно и то, что новые данные пересматривают взгляд на катание при экстремальном морозе. Считалось, что при температурах ниже -40 °C жидкий слой не формируется, и скольжение становится невозможным. Но расчеты показали: дипольные силы действуют даже в таких условиях, только образующийся слой становится вязким, напоминающим по консистенции мед, и потому плохо подходит для движения на лыжах или коньках.

По словам Мартина Мюзера, подобное понимание имеет значение не только для фундаментальной науки, но и для практики. Речь идет о разработке спортивного инвентаря, обуви с улучшенными противоскользящими свойствами и оценке рисков при передвижении по льду. Таким образом, старый миф о таянии под давлением уступает место более сложному и точному объяснению, которое объединяет молекулярную физику и повседневный опыт человека.

<< Назад: Лазерные телевизоры Hisense Xplorer X1 Ultra 18.09.2025

>> Вперед: Мышка-напальчник Finger Maus 17.09.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Возобновляемые источники энергии станут популярнее природного газа 08.07.2013 По сообщению Международного энергетического агентства МЭА (IEA), уже в 2018 году солнечная и ветровая энергия составит четверть от всех используемых источников энергии в мире. В 2016 году все возобновляемые источники энергии в совокупности обгонят природный газ по объему использования, вдвое превысят объемы использования атомной энергии и займут второе место после угля в качестве источника энергии. Таким образом, доводы о "несерьезности" альтернативной энергетики кажутся мягко говоря необдуманными. Специалисты полны оптимизма относительно использования возобновляемых источников энергии, и считают, что их широкое применение - важный шаг в снижении загрязнения окружающей среды. Солнечная, ветровая, геотермальная, гидроэнергетика, биоэнергия показали свою конкурентоспособность в сравнении с ископаемыми видами топлива. Потому не удивительно, что частота использования возобновляемых источников возрастает. Пионерами в этой области являются Китай, а также другие развивающиеся страны и страны с переходной экономикой. Если не брать в расчет гидроэнергетику, то только использование ветровой и солнечной энергии вырастет с 4% в 2011 до 8% в 2018 году. Это хорошая новость для глобальной экономики и мировой энергетической системы, которая должна стать более чистой. Использование нынешних ископаемых источников энергии губительно для окружающей среды, а согласно недавнему докладу Международного энергетического агентства, ископаемое топливо гораздо больше угрожает климату, чем считалось ранее. Потому специалисты призывают к срочному принятию мер, в том числе сокращению количества угольных электростанций и постепенному отказу от других ископаемых источников энергии. Тем не менее, Международное энергетическое агентство предупреждает, что использование альтернативных источников энергии связано с рядом серьезных проблем. Так, в некоторых странах государственная политика не предполагает инвестиций в возобновляемую энергетику, а субсидии снижаются из-за экономических проблем. Кроме того, разработка месторождений сланцевого газа - перспективное направление в энергетике - снижает интерес к возобновляемым источникам. В докладе Агентства говорится о том, что нередко грамотное использование возобновляемых источников энергии может быть конкурентоспособным, как например, береговые ветра в Бразилии или в Австралии, где ветровая энергия конкурирует с углем и природным газом. Япония также намерена стимулировать использование в стране солнечной энергии. Но больше всего возобновляемой энергии используется в Китае, где такой вид топлива займет около 40% от общей мощности в 2012-2018 годах. Уже сейчас правительство Китая инвестирует в гидроэнергетику, солнечную и ветровую энергию. Так же в докладе отмечается, что в ближайшее время уголь все еще будет занимать 65% от общего объема генерирующих мощностей в 2015 году.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025