الجليد زلق بفضل الحرارة سريع
ينزلق الجليد من تحت شفرة التزحلق كما تنزلق قطعة الصابون من اليدين المبللتين. ظل العلماء يتجادلون لمئة عام حول مصدر هذه الزلوجة. قال البعض: توجد بالفعل طبقة رقيقة من الماء على السطح، وهي التي تعمل كمواد تشحيم. وعارض آخرون: الماء لا يظهر إلا عندما تبدأ الحركة، بفعل الاحتكاك. في دراسة جديدة، جمع الفيزيائيون بين النهجين معًا — واكتشفوا من كان على حق.
أولاً، بنوا نموذجًا حاسوبيًا لاحتكاك الجليد بالزجاج على مستوى الذرات الفردية. أظهر النموذج: إذا أُخذت التأثيرات النانوية فقط في الاعتبار، يكون الاحتكاك أكبر من اللازم. ثم أضاف العلماء إلى الحساب ما يحدث أثناء الانزلاق الحقيقي — التسخين الناتج عن الاحتكاك. اتضح أنه حتى عند التحرك بسرعة 0.1 متر في الثانية فقط، تقفز درجة الحرارة عند نقطة التلامس إلى ما يقارب الصفر درجة مئوية — نقطة انصهار الجليد. يبدأ الجليد بالذوبان مباشرة تحت الشفرة أو الزلاجة، ويعمل الماء كمواد تشحيم.
تطابقت الحسابات مع البيانات التجريبية لمجموعة واسعة من السرعات — من الانزلاق البطيء إلى الجري السريع على الزلاجات. إذن، السر الرئيسي للجليد ليس في طبقة موجودة مسبقًا، بل في الحرارة التي تنشأ عند الحركة. الجليد يزلق نفسه بنفسه عندما تبدأ في التحرك. وكأن الطريق يذوب تحت قدميك بالقدر الكافي لتتمكن من مواصلة الانزلاق.
عند ضغط شفرة التزحلق، لا يذوب الجليد بسبب الضغط، بل بسبب الحرارة الناتجة عن الاحتكاك: ترتفع درجة الحرارة عند نقطة التلامس إلى الصفر درجة حتى عند الحركة البطيئة.