Bruslení patří k nejoblíbenějším zábavám zimních měsíců. Často však vyvstává zajímavá otázka: proč brusle klouzají po ledu a po skle ne? Chcete-li pochopit tuto situaci, musíte studovat fyzikální vlastnosti a vlastnosti povrchů.
Klíčovým faktorem, který určuje schopnost bruslí klouzat, je tření. Zjednodušeně řečeno, tření je síla, která brání pohybu jednoho objektu po druhém. Když stojíme na ledě a začínáme se hýbat, brusle zažívají menší tření, protože led je hladký a kluzký. Třecí síla mezi povrchem bruslí a ledem se proto snižuje a my snadno klouzáme po ledu.
Pokud jde o sklo, situace je však úplně jiná. Sklo má nerovný povrch, který vytváří velké tření. Místo plynulého klouzání se brusle "drží" za sklo a nemohou se volně pohybovat. To je způsobeno skutečností, že povrch skla, i když se zdá hladký, má ve skutečnosti mikroskopické vady a nerovnosti, které na něj byly aplikovány.
Je třeba poznamenat, že k problému skluzu na skle lze najít řešení. Můžete například použít speciální protiskluzové povlaky na bruslích nebo výše uvedené vady a nerovnosti skla lze odstranit broušením nebo použitím speciálních povlaků. Možná řešení vám umožní užít si krásné bruslení nejen na ledě, ale i na jiných hladkých površích.
Proč brusle klouzají po ledu a na skle ne
Při sledování bruslení na ledě a pokusu o skluz na skle se můžeme divit: proč brusle snadno klouzají po ledu a na skle ne? Příčina spočívá v různých vlastnostech těchto materiálů a základních principech fyziky, které ovlivňují tření.
Když brusle bruslí na ledu, vytvoří se tenký vodní film mezi povrchem ledu a čepelemi bruslí. Tento film vzniká, protože tlak vytvářený hmotností valícího se člověka taví povrch ledu. Tenký vodní film mezi bruslemi a ledem jim umožňuje hladce klouzat, protože voda je mazivo.
Když se však snažíme bruslit po skle, nastává jiná situace. Sklo má hladký a velmi tvrdý povrch, na kterém se nevytváří vodní film jako na ledu. Pokud se pokusíme sklouznout na bruslích po skle, dojde k suchému tření mezi povrchem skla a čepelemi bruslí, které nám nedovolí hladce klouzat.
Suché tření je způsobeno přítomností mikroskopických nerovností na povrchu skla a čepelí bruslí. Když se nerovnosti dostanou do kontaktu, interagují mezi sebou a vytvářejí tření, které ztěžuje klouzání. Nedostatek mazací vrstvy, jako je vodní film na ledu, tedy brání bruslím klouzat po skle.
Dalším důležitým faktorem, který ovlivňuje schopnost bruslí klouzat, je povrchová odolnost. LED má menší povrchový odpor než sklo. To znamená, že je snazší bruslit na ledě, protože tření mezi ledovým povrchem a čepelemi bruslí je mnohem menší než mezi skleněným povrchem a bruslemi.
Rozdíly ve vlastnostech a interakcích materiálů, jako je led a sklo, tedy určují možnost klouzání na nich. LED vytvořením mazací vrstvy z vodní fólie a s menším povrchovým odporem umožňuje bruslím snadno klouzat. Zároveň sklo zbavené mazací vrstvy a s velkým povrchovým odporem neumožňuje bruslím plynule klouzat.
LED je ideální povrch pro klouzání
Vědecké vysvětlení schopnosti bruslí klouzat po ledu spočívá ve vlastnostech jeho povrchu. LED má řadu jedinečných vlastností, díky nimž je ideálním povrchem pro klouzání.
Za prvé, LED má hladkou a plochou strukturu. Molekuly vody, když zmrznou, tvoří krystalickou mřížku, ve které jsou všechny atomy umístěny v určité vzdálenosti od sebe. Tyto pravidelné struktury vytvářejí rovný povrch, který umožňuje bruslím klouzat téměř bez tření.
Za druhé, LED má nízkou teplotu tání. Při kontaktu s bruslí začne tenká vrstva ledu tát a přechází do vody. V důsledku tření brusle o LED mezi nimi vzniká tenká vrstva vody, která snižuje odpor a výrazně snižuje tření mezi povrchem a bruslí. To umožňuje bruslím klouzat prakticky bez nákladů na energii.
| Vlastnost | Vysvětlení |
| Hladká a plochá struktura | Tvorba krystalové mřížky molekul vody |
| Nízká teplota tání | Tvorba vodní vrstvy při tření brusle o LED |
Důvody, proč sklo neklouže
Sklo neklouže z několika důvodů. Za prvé, sklo má hladký a hustý povrch. To je způsobeno jeho strukturou, ve které meziatomové vazby vytvářejí silnou síť atomů, která nezanechává prostor pro sklouznutí. Díky tomu má sklo vysoký koeficient tření a není schopno klouzat.
Za druhé, sklo má chemickou stabilitu, která má také vliv na jeho chování na povrchu. Obecně má sklo nízkou tendenci k navlhčení, což znamená, že jeho povrch nevstupuje do interakce s molekulami kapaliny nebo vlhkosti. Zabraňuje také sklu.
Za třetí, na povrchu skla mohou být přítomny mikrosrdečnosti nebo vady, které mohou zvýšit tření a zabránit sklouznutí. Například okna auta často obsahují film vody nebo nečistot, který vytváří další tření a zabraňuje sklu klouzat po něm.
A konečně, sklo může mít povrchové napětí, které zabraňuje sklouznutí. Povrchové napětí vzniká v důsledku rozdílů v interakci molekul skla na povrchu a uvnitř materiálu. Tento jev činí sklo odolnějším proti skluzu a zvyšuje jeho přilnavost k povrchům.
Fyzikální a chemické vlastnosti ledu, díky nimž je kluzký
Krystalová struktura: LED má uspořádanou krystalickou strukturu. Molekuly vody v ledu tvoří pravidelné šestiúhelníkové krystalové mřížky. Tato struktura má vysokou pevnost, ale zároveň umožňuje molekulám snadno klouzat po sobě.
Viskozita: Při nízkých teplotách se voda stává viskóznější. Viskozita je odpor, který představuje překážku pro pohyb molekul. Zvýšení viskozity umožňuje molekulám ledu snadno klouzat po sobě a vytvářet klouzavý efekt.
Povrchové napětí: Voda má vysoké povrchové napětí-je to jev, který způsobuje, že je povrch vody "napnutý". Povrchové napětí vytváří sílu, která stáhne povrch vody k sobě a učiní jej hladkým. To také podporuje klouzání na povrchu ledu.
Tenký film vody: Při kontaktu s předmětem může být povrch ledu pokryt tenkým filmem vody. K tomu dochází, protože molekuly ledu se mohou částečně roztavit pod tlakem nebo třením. Tento tenký film vody vytváří ještě větší kluzkost povrchu.
Přítomnost nečistot: LED, stejně jako jiné přírodní materiály, může obsahovat nečistoty - minerály, prach, sůl a další látky. Přítomnost nečistot na povrchu ledu může také přispět k jeho sklouznutí.
Všechny tyto fyzikální a chemické vlastnosti ledu se spojují, aby vytvořily jeho kluzkost na ledu a odlišily jej od skla, které nemá tak jedinečné vlastnosti.
Vliv teploty a vlastností povrchu na skluz
Klouzání bruslí po ledu a absence skluzu po skle jsou vysvětleny řadou faktorů, včetně teploty a vlastností povrchu.
Nejdůležitějším faktorem je teplota, protože led a sklo mají různé vlastnosti při různých teplotách. LED obvykle klouže lépe při nízkých teplotách, když mrzne a tvoří hladký povrch. Při vyšších teplotách může led začít tát a tvořit vodu, což výrazně snižuje jeho kluzkost.
Vlastnosti povrchu také ovlivňují klouzání. LED má mnoho malých hrbolků a drsností, které zvyšují tření mezi bruslemi a povrchem, což poskytuje lepší přilnavost. Sklo má hladký a rovný povrch, což vede k nízkému tření a nedostatku skluzu.
Teplota a vlastnosti povrchu tak mají významný vliv na klouzání. Brusle klouzají po ledu díky hladkému povrchu a nízkému tření, zatímco po skle neklouznou kvůli jeho vysoké hladkosti a nedostatku drsnosti.