【物理】物理学の大きな謎、氷の上を滑れる理由が150年ぶりに解明される！　マイナス7℃の氷がもっとも滑る

2021-02-25 2021-02-25

1: すらいむ ★ 2021/02/21(日) 16:40:59.72 ID:CAP_USER

氷の上を滑れる理由が150年ぶりに解明される！　マイナス7℃の氷がもっとも滑る

氷が滑る理由について、全人類は勘違いをしていたようです。

2月18日に『Physical Review X』に掲載された論文では、氷の上を物が滑るための条件として、表面の「水の層」が必要ないことが示されました。

氷の上を滑るときには表面に溶けた「水の層」が作られるとする説は150年前（1886年）から言われてきましたが、どうやら間違いだったようです。

では、何が氷の滑りやすさを決めていたのでしょうか？

氷が滑る理由を150年ぶりに解明　氷はマイナス100℃で滑らなくなる
滑りやすさは凍ったままの分子たちの振動幅が決めていた
スケートの世界記録を出す方法

■氷が滑る理由を150年ぶりに解明　氷はマイナス100℃で滑らなくなる

意外なことに、氷が滑る原因は長い間、物理学の大きな謎でした。

定説として「圧力や摩擦熱によって氷の表面に水の層が生じているから」というものが知られていますが、厳密には正しくなかったのです。

圧力で氷を溶かすには人間の体重を遥かに上回る非現実的な接触圧が必要であり、スケートブーツは摩擦熱をほとんど生じないような低速度でも、氷の上をよく滑りました。

（以下略、続きはソースでご確認下さい）

ナゾロジー　2021.02.18 Thursday
https://nazology.net/archives/83295

引用元: ・【物理】物理学の大きな謎、氷の上を滑れる理由が150年ぶりに解明される　マイナス7℃の氷がもっとも滑る [すらいむ★]

3: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 16:44:34.79 ID:lS+Fz0B3

おいブリザック

4: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 16:47:46.79 ID:iNeDB8ds

やっぱりね
水分子の低音での振る舞いが関係してるも思ってたよマイナス7度が一番トランスミットするってわけね

5: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 16:47:59.78 ID:iNeDB8ds

僕は氷には詳しいんだ！

7: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 16:57:11.03 ID:VP+03U8w

この時期に滑るとか
延喜でもない

8: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 17:06:36.63 ID:ZxN0PXzB

150年前に偉い人が居たということか

10: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 17:22:45.73 ID:NJeWVM6V

>>1
－７℃だと？
それはすべる奴の体重次第だべ
何言うてケツかる！

11: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 17:42:18.77 ID:2gjf87jt

ワイの頭も-7℃やったんか

22: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 18:23:28.73 ID:9TageEwQ

>>11
すべってもうたな
寒いわ

12: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 17:42:28.90 ID:8FE1xJVH

氷の上を「何が」滑るのかが重要なファクターのはずなのだが、なぜそこに触れないんだ？？

45: 名無しのひみつ 2021/02/23(火) 02:57:40.21 ID:T0CNGVDc

>>12
分子レベルの話をしてるのに「何か」なんてマクロなクソデカイものなんてどうでもいい

46: 名無しのひみつ 2021/02/23(火) 06:41:24.92 ID:Rb+8bTek

>>45
何かの表面の分子構造は影響すると思うが

47: 名無しのひみつ 2021/02/23(火) 07:07:15.70 ID:Q/QSRyBp

>>46
横からすまんが分子構造はミクロだろ
ま、マクロでも影響するけどね
じゃなきゃスパイクなんぞ誰も履かんし

13: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 17:53:13.43 ID:xQf9cH3B

水の層は圧力と摩擦で瞬時にわずかにできて
そのわずかな水の層は直後に瞬時に凍るので
調べても水の層が存在しなかったように見えるだけ

14: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 17:55:38.99 ID:QvWENnAF

入試当日の気温ー７℃は一番危険ってことか・・・

15: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 17:58:50.09 ID:7HpV/YjH

ただし、摩擦はないものとする。

16: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 18:06:51.76 ID:BtEPhYBZ

摩擦力の原理でしょ

17: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 18:11:01.12 ID:MqDmZYQG

これが本当なら、雪面でのタイヤのグリップ改善などにも応用できそう

28: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 19:08:03.32 ID:d0FnvQqx

>>17
雪と氷は全然違うのだ

車のタイヤでなら
スノータイヤとスタッドレスではパターンからしても全然違うしグリップする原理も違う

雪道ではラダー効果を利用してグリップする
雪をタイヤの圧力で楔型に踏み固めて
それを足掛かりにして進む
スノータイヤはトレッド面が深くて硬いほど効果的なのはそのためだ
スノータイヤにスパイクを打ち込んだのは、凍結路ではスパイクを氷に突き立てて進むため

スタッドレスタイヤは雪面はラダー効果で進む
しかし凍結路では表面を排水して水膜を作らせずに排水する事で、低温でも柔らかいゴムがグリップする
更にトレッドパターンの細かい面が角度を付けて氷を引っ掻いて進む

あんまりスケートとは関係ないのだ
スパイク禁止ならチェーン最強
当分変わらないだろうなあ

18: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 18:15:56.33 ID:lnjiPkKW

筋肉滑り説のナノ版みたい

19: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 18:18:48.33 ID:gjmv6eBk

記事に

>この結果は、氷の滑りやすさを決めているのは、表面にある「水分子の可動性」であることを示します。

ってあるが、つまり表面が薄く液化してるってことじゃん

ってか、実際、水幕は観測されてるし

氷点下の氷表面水膜の謎を解明北大が光学顕微鏡で
https://www.huffingtonpost.jp/science-portal/water-screen_b_9215252.html
氷点下でもできる氷表面の水膜は、氷が融けたためでなく水蒸気が氷の結晶表面に液体化してできることを、
北海道大学の研究グループが明らかにした。
最近では、圧力や摩擦がなくても氷表面が滑りやすいのは"潤滑油"の役割をする水膜(擬似液体層)が存在す
るためとの考え方が定着している。また表面融解現象は氷以外の多くの物質でも起きることが実証されている。

20: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 18:21:36.71 ID:5HvPgLiw

氷表面の可動な分子って、事実上、水の膜のことじゃ・・・

23: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 18:32:31.88 ID:vQwYj4y+

タイヤメーカー「ふざけるなよ」

24: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 18:34:19.01 ID:FbWbWpY0

－100度とか上の物も一緒に瞬時に凍結結合して滑ら無さそうｗ

25: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 18:39:11.25 ID:8iWwGD8L

スタッドレスタイヤの動作原理を全否定かよw

38: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 21:33:13.88 ID:wdzsSWw8

>>25
走れてるからいいだろ(コナミ感

26: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 18:45:42.93 ID:pyBMloR3

カーリングのストーンの滑りもそうなのかなあ？
なんか違う気がする

27: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 19:04:40.29 ID:D0Vef3yS

俺が学んだ大学の研究室でも氷の研究していて
当時は融解による摩擦抵抗減と、結晶転移による滑りの二分論があった
研究室の教授は転移論を支持していた
今回のニュースはそのどちらでもないことを示している
先生まだ存命ならいろいろ思うところあるだろう

30: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 19:21:27.26 ID:MgviV76p

氷温度が低すぎると摩擦ができることは経験上知ってた
たまにベロとか手を当てて取れなくなったからな

32: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 19:35:28.05 ID:/xKzZ1X7

バナナで釘が打てます

33: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 19:55:20.66 ID:BrACCvWD

マイナス7度でのマイスナー効果

34: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 19:56:30.52 ID:/s6ZGJR1

>>1
>氷が滑る理由を150年ぶりに解明　氷はマイナス100℃で滑らなくなる

南極探検のときソリが滑らなくなったことも知らんのかよ

>圧力で氷を溶かすには人間の体重を遥かに上回る非現実的な接触圧が必要であり、スケートブーツは摩擦熱をほとんど生じないような低速度でも、氷の上をよく滑りました。

具体的な接触圧を提示してみろ
スケートの接触面積がどれ程小さく圧力がどれ程か計算してみ
後半の摩擦熱は全く関係ない

35: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 20:26:43.77 ID:4tEgqLOG

>>34
お前馬鹿だな

36: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 20:52:51.35 ID:/s6ZGJR1

>>35
反論するなら具体的にどうぞ
無理だろうけどw

37: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 21:25:20.10 ID:xy3eCh7E

高圧の中で高温の氷作ったら滑りよさそう

39: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 22:12:50.30 ID:itZ2yfp+

>>1
スピードスケートならそれでいいけど、
東北の冬とかで道がスノーシューズでも滑る危ない日常の分析には
氷の表面が溶けてデコボコの無いなめらかな平面性を出すことができるのが
摩擦計数を0へ近づけていることが滅茶苦茶でかい

逆に一般的な雪は顕微鏡100倍ぐらいで見ると
このように空き間がたっぷりある
https://i.imgur.com/1yp0Gdw.jpg
靴の足跡が付く道は、この空き間が押し潰され、
底面と同じような形のブロックができることで物理的抵抗性が高まり滑りにくい

40: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 23:14:34.20 ID:dIAKaVsZ

常温でも氷みたいに滑る溶けない素材の開発が捗る

41: 名無しのひみつ 2021/02/21(日) 23:17:30.36 ID:g0swxbD5

マイナス20度ぐらいのゲレンデでスキーが走らなくなるのと同じ？

42: 名無しのひみつ 2021/02/22(月) 09:28:27.49 ID:o0Z9ys+p

摩擦の少ないツルツルの平面（鉄板とか氷とか）が
濡れてると靴でもタイヤでも滑るけど
>>1が言うのはそれとはまた別？
スケートの時は特殊？

43: 名無しのひみつ 2021/02/22(月) 09:49:30.42 ID:Kimg5R9w

-7℃芸人というジャンルの出来た瞬間であった

44: 名無しのひみつ 2021/02/22(月) 09:51:16.84 ID:eAkQabE7

タイヤを氷で作れば無敵ってことか？

48: 名無しのひみつ 2021/02/23(火) 20:45:45.72 ID:s0ANSTNd

nazology が間違ってるだけで論文は変なこと言ってないと思われ

Friction on Ice: How Temperature, Pressure, and Speed Control the Slipperiness of Ice
https://www.researchgate.net/publication/349139448_Friction_on_Ice_How_Temperature_Pressure_and_Speed_Control_the_Slipperiness_of_Ice
> It is commonly believed that ice is slippery due to the
> presence of a layer of liquidlike water on the surface of ice
> which acts as a lubricant. However, the origin of this layer
> and the resulting lubrication have been debated for more than 150 years.

49: 名無しのひみつ 2021/02/24(水) 13:15:06.90 ID:klxn2VJ7

ノーベル賞くるか

50: 名無しのひみつ 2021/02/24(水) 13:22:50.25 ID:uw7gqfDl

これってチコちゃんでやってた