欢迎您访问科普小知识本站旨在为大家提供日常生活中常见的科普小知识,以及科普文章!
您现在的位置是:首页  > 科普文章

光滑的冰比凹凸不平的冰更滑吗?

科普小知识2022-10-21 11:19:45
...

在光滑的地板上比在普通地板上更容易滑倒。这样,冰应该是一样的,也就是说,光滑的冰应该比不平整的冰更光滑。

然而,如果你曾经在不平坦的冰上拖过满载重物的雪橇,你会相信在这样的冰上行驶比在光滑的冰上行驶更省力。也就是说,不平的冰比光滑的冰更滑!解释是冰的光滑度主要不是因为它的光滑度,而是完全由于另一个原因,即当压力增加时,冰的熔点降低。

让我们分析一下当我们滑冰或滑雪时会发生什么。当我们穿着冰鞋站在冰上时,我们用鞋底下冰鞋的刀刃接触冰。我们的身体只支撑在非常小的面积上——总共只有几平方毫米。你的全部重量都在这个尺寸上。如果你想一想第二部分提到的压力,你就会明白溜冰者在冰上施加了巨大的压力。在巨大压力的作用下,冰可以在相对较低的温度下融化。例如,现在冰的温度是零下5摄氏度,冰刀的压力使冰刀下面的冰的熔点降低了5摄氏度以上,那么这部分冰就会融化。后来发生了什么?那时,在冰刀和冰面之间产生了一层薄薄的水,因此,溜冰者可以*地滑冰。当他的脚滑向另一个地方时,同样的事情发生了。总之,无论溜冰者走到哪里,他溜冰鞋下的冰都会变成一层薄薄的水。在所有现存的物体中,只有冰具有这种性质,所以一位物理学家称冰为“自然界中唯一光滑的物体”。其他物体是光滑的,但不光滑。

现在我们可以转到这一节的主题:平滑还是不平滑哪个更滑。我们已经知道,当冰受到相同重量的压力时,压力面积越小,压力就越大。那么,溜冰者是站在光滑的冰上,对支点还是不平坦的冰上施加强大的压力呢?当然,在不平坦的情况下压力很大:因为在不平坦的冰面上,他只被支撑在冰面的几个凸点上。冰表面的压力越大,冰融化得越快。因此,冰变得更滑(这种解释仅适用于刀刃钝的冰刀。对于有锋利刀刃的冰刀,上述解释不适用,因为它切入冰的凸起部分(在这种情况下,运动能量消耗在切割的凸起部分)。

日常生活中还有许多其他现象,这也可以用冰的熔点在高压下降低的原因来解释。如果两块冰堆叠在一起并被用力挤压,它们会结成一片,这可以用这个原理来解释。孩子们在捏雪球的时候,不自觉地利用了这个特点。当雪花受到压力时,它们会降低熔点,所以它们中的一些会融化,一旦被释放出来,它们的手就会冻僵。当我们滚动雪球时,我们也利用了冰的这一特性:在雪上滚动的雪球由于自身重力的作用,会暂时融化雪,然后结冰,得到更多的雪。现在,当然,你也会明白为什么在极冷的天气里,雪只能产生松散的雪球,而且雪球不容易滚动。人行道上的雪被行人踩踏后会逐渐凝固成固体冰,雪花会冻结成一整层冰。