Почему скользят коньки

Когда человек на коньках передвигается по льду, то он не бежит, а скользит. Лезвия коньков плавно едут по поверхности, очевидно, встречая не слишком большое сопротивление. Опытный конькобежец способен развить скорость до 40 км в час. Законы физики – вот что помогает конькам скользить, а человеку очень быстро перемещаться по льду.

Почему же коньки так хорошо скользят? Первая мысль, которая приходит в голову – просто лед ровный и гладкий. Но в действительности есть и более ровные поверхности (например, стекло), по которым коньки не будут ехать. Весь секрет заключается в особенных свойствах воды. Вода несколько отличается от остальных веществ на Земле. Если практически все они при нагревании расширяются, а при охлаждении уменьшаются в объеме, то с водой все происходит совершенно наоборот. Если начать охлаждать воду, то до поры до времени она, как и другие вещества, будет сжиматься, но только до тех пор, пока ее температура не достигнет 4 градусов Цельсия. С этого момента вода начнет расширяться. А когда она превратится в лед, то будет занимать гораздо больше места, чем требовалось жидкости.Структура молекул льда очень интересная. Она формируются из ажурных соединений, между которыми много воздуха. Чтобы примерно представить себе процесс кристаллизации воды, можно вспомнить разнообразные формы снежинок. Именно по той причине, что во льду содержится много воздуха, его плотность меньше, чем у воды.Но когда на лед выходит человек на коньках, то узкие лезвия оказывают на замерзшую воду достаточно сильное давление. Благодаря этому кристаллы льда нагреваются и рушатся, вновь превращаясь в воду. Но одного давления недостаточно. Оказалось, что лед плавится еще и под воздействием силы, которую, как кажется, должен пытаться преодолеть конькобежец. Это сила трения. Ведь лед только выглядит таким гладким и зеркальным, а на самом деле вода застывает очень неравномерно. В тот момент, когда конек проскальзывает по шероховатой, если рассматривать в масштабе молекул, поверхности льда, возникает механическая энергия трения, которая мгновенно преобразуется в тепловую.Это происходит очень быстро, как раз в тот момент, когда лезвие скользит по льду. Под коньком образуется тонкая водяная прослойка, именно по ней он и скользит. Слой воды очень тонкий, и как только лезвие покинуло его поверхность, он тут же замерзает вновь, но этого короткого времени достаточно, чтобы можно было кататься на коньках.