Wenn sich ein Mensch auf Schlittschuhen auf dem Eis bewegt, rennt er nicht, sondern gleitet. Die Kufen der Schlittschuhe gleiten sanft über die Oberfläche und stoßen offensichtlich nicht auf zu viel Widerstand. Ein erfahrener Skater kann Geschwindigkeiten von bis zu 40 km pro Stunde erreichen. Die Gesetze der Physik helfen Schlittschuhen zu gleiten und einer Person, sich sehr schnell auf dem Eis zu bewegen.
Warum gleiten Schlittschuhe so gut? Der erste Gedanke, der mir in den Sinn kommt, ist einfach, dass das Eis eben und glatt ist. Aber in Wirklichkeit gibt es auch glattere Oberflächen (wie Glas), auf denen die Skates nicht fahren. Das ganze Geheimnis liegt in den besonderen Eigenschaften des Wassers. Wasser unterscheidet sich etwas von anderen Stoffen auf der Erde. Wenn sich fast alle beim Erhitzen ausdehnen und beim Abkühlen an Volumen abnehmen, dann passiert mit Wasser alles genau das Gegenteil. Wenn Sie anfangen, Wasser abzukühlen, wird es vorerst wie andere Substanzen schrumpfen, jedoch nur bis seine Temperatur 4 Grad Celsius erreicht. Ab diesem Zeitpunkt beginnt sich das Wasser auszudehnen. Und wenn es zu Eis wird, nimmt es viel mehr Platz ein, als die Flüssigkeit benötigt. Die Struktur der Eismoleküle ist sehr interessant. Sie werden aus durchbrochenen Verbindungen gebildet, zwischen denen viel Luft ist. Um sich den Kristallisationsprozess von Wasser grob vorzustellen, können Sie sich an die verschiedenen Formen von Schneeflocken erinnern. Gerade deshalb enthält Eis viel Luft, seine Dichte ist geringer als die von Wasser, aber wenn eine Person auf Schlittschuhen herauskommt, üben die schmalen Kufen einen ziemlich starken Druck auf das gefrorene Wasser aus. Dadurch erhitzen sich die Eiskristalle, kollabieren und verwandeln sich wieder in Wasser. Aber Druck allein reicht nicht. Es stellte sich heraus, dass das Eis auch unter Krafteinwirkung schmilzt, die der Skater, wie es scheint, zu überwinden versuchen sollte. Dies ist die Reibungskraft. Schließlich sieht das Eis nur so glatt und spiegelglatt aus, tatsächlich erstarrt das Wasser aber sehr ungleichmäßig. In dem Moment, in dem der Schlittschuh über die raue, molekulare Eisoberfläche gleitet, wird mechanische Reibungsenergie erzeugt, die sofort in Wärmeenergie umgewandelt wird, und dies geschieht sehr schnell, genauso wie die Kufe über das Eis gleitet. Unter dem Grat bildet sich eine dünne Wasserschicht, an der es entlang gleitet. Die Wasserschicht ist sehr dünn, und sobald die Kufe ihre Oberfläche verlässt, friert sie sofort wieder zu, aber diese kurze Zeit reicht zum Skaten.
