冰刀的原理,你真的懂麼?

2020-12-06 每日學百科

滑冰是人民大眾非常喜歡的一項運動,它能夠增強體質,鍛鍊平衡能力,提高心血管功能,還有放鬆心情,消除壓力的作用。說到滑冰,就一定不能忘記幫助我們在冰面上飛舞的好朋友「冰鞋」了。那麼,冰鞋下方為什麼裝有一片薄薄的冰刀呢?其實這樣的設計是有科學依據的,快來跟著小編一起來學習一下吧!

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眾所周知,人們可以在地面上行走,是因為鞋底與地面產生了摩擦力,摩擦力越大,人就可以走得越穩。而滑冰恰恰相反,摩擦力越小才能使得運動過程更加順暢。其實,冰刀與冰面的接觸位置是有一層水存在的,正是這層水起到了潤滑作用,使得人們可以在冰面上起舞。而這層水的產生原因卻是物理學界廣泛討論的問題。

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1886年,愛爾蘭物理學家約翰·傑裡提出了「壓力融解說」,大致含義是冰刀給冰施加了很大的壓力,這種壓力會使得冰面融化,從而產生薄薄的水層。當人划過後,作用在冰面上的壓力消失,那部分水層又會重新凝結成冰。其理論依據是壓力會改變冰的物理性質,使得冰在低於0℃的情況下就會變成水。這種說法與下面的例子相同,如果把一根細線放在冰塊上,等再長的時間也不會有變化;而在線的兩端綁上重物,一段時間後可以觀察到細線已經穿過了冰塊。

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近些年來,物理學界又對這個理論產生了很大的懷疑。如果是壓力的作用使冰面融化,那麼要求運動員的體重至少達到175公斤才能提供足夠的壓強,這顯然是不現實的,所以壓力作用不是冰面融化的主要原因。於是,科學家們又提出了「表面融化說」,其大意是冰的表面始終有一層不會融化的水;溫度越高,水膜就越厚,正是這層水起到了潤滑作用。這也是目前物理學界廣泛認同的一種說法。

最後一種說法是利用了「摩擦生熱」的原理,因為冰刀與冰面接觸摩擦產生熱量,使得冰面融化。三種說法各有道理,不知道眾位看官老爺,你們贊成哪一種呢

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