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スタッフブログ
2018/05/27

滑る話

仕事人のつぶやき

前回のあらすじ

そのうちプレミアムプランとか出てきそうな配車サービス。

定期的に雨が降っている感じがします。梅雨はもうすぐそこでかね、どうもサンデーです。

じめっとした暑さがすぐそこまで来ていると思うと憂鬱です。五月病のせいでしょうか?

さて、ジメジメしてくる前にこんな涼しい話題を。

「なぜ氷の上は滑るのか?」という問いに対する伝統的な通説が覆される

by Chris Hau

氷上を滑り速さを競うスピードスケートなど、氷の上で行われるウインタースポーツは多いものです。しかし、意外なことに「なぜ氷の上で滑るのか?」というメカニズム自体はこれまで解明されていませんでした。ついに、マックスプランク・ポリマー研究所の研究者が古くからの謎を解明しています。

Molecular Insight into the Slipperiness of Ice - The Journal of Physical Chemistry Letters (ACS Publications)
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.8b01188

The slipperiness of ice explained -- ScienceDaily
https://www.sciencedaily.com/releases/2018/05/180509121544.htm

「スケート靴のブレードが氷の上でなぜ滑るのか?」という疑問に対する古くからの通説的な見解は、刃が氷を押し付けるときに高まる圧力によって氷が融けるからというもの。「固体(氷)が液体(水)よりも密度が低い」という水の持つ珍しい特性から、氷に圧力が加わるとそれを逃がす方向で、密度の高い液体の水に変化するという熱力学的なメカニズムが働き、氷から変化してできた水によって滑るというわけです。しかし、この考えではブレードではない靴底のような接地面積が広く比較的圧力が小さな状態でも滑ってしまうことを説明することができません。

「なぜ氷の上は滑るのか?」という疑問を解決する研究を行ったのは、マックスプランク・ポリマー研究所の永田勇樹博士らの研究チーム。研究チームは、氷の表面上に薄くできる「層」の構造に注目し、氷が滑るときにこの層がどのように変化するかを調べました。

研究では、温度をマイナス100度から0度まで変えた氷の上に鉄球を転がすことで、氷の温度が低くなるにつれて摩擦力が高まることを発見しました。温度によって摩擦力が変化する原因を探るため、氷の表面の水分子の構造を分光学的手法で分析し、その結果を分子動力学法(MD法)を使ったシミュレーション結果と比較しました。


比較した結果、氷の表面には2種類の水分子が存在することがわかりました。一つは3つの水素結合によって分子を構成して氷の下に潜り込む水分子で、もう一つは2つの水素結合で結びつき比較的自由に動く水分子だとのこと。一般的な氷の水分子は4つの水素結合によって結びついていますが、氷表面にはより水素結合の数が少ない水分子が存在するというわけです。そして、これらの可動性のある水分子は熱振動によって小さな球のように氷の上を継続的に動き回ることがわかりました。

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引用元:GIGAZINE

文章で説明されてもさっぱりなのですが、「あー、そういうことね」と読んだ後に言いたくなります。

冬にできる氷の温度がどれくらい低くてどれくらい滑りやすいかは、この記事からでは分からないのですが、体感的に結構滑りやすい気がするんですよね。

いずれもそれを体感できるまではまだ先の話ですね。

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書いた人:サンデー

一言:滑る原理の話。

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