La respuesta a la pregunta de por qué el hielo es resbaladizo radica en una película de agua que se genera por fricción, una que es mucho más delgada de lo esperado y mucho más viscosa que el agua habitual debido a su parecido con los "conos de nieve" del hielo picadobebemos durante el verano. Este fenómeno fue demostrado recientemente por investigadores del CNRS y ENS-PSL, con el apoyo de la École Polytechnique, en un estudio que apareció en Revisión física X en 2019, 4 de noviembre
La naturaleza "resbaladiza" del hielo generalmente se atribuye a la formación de una capa delgada de agua líquida generada por fricción, que por ejemplo permite que un patinador de hielo "surfee" sobre esta película líquida. Las propiedades de esta capa delgadanunca se había medido el agua: su espesor seguía siendo en gran medida desconocido, mientras que sus propiedades, e incluso su propia existencia, fueron objeto de debate. Además, dado que se sabe que el agua líquida es un lubricante deficiente, ¿cómo podría esta película líquida reducir la fricción?y hacer hielo resbaladizo?
Para resolver esta paradoja, investigadores del Laboratoire de physique de l'ENS CNRS / ENS-PSL / Sorbonne Université / Université de Paris, en colaboración con un equipo del Laboratoire d'hydrodynamique LadHyX, CNRS / École polytechnique, desarrolló un dispositivo equipado con un diapasón, similar a los utilizados en la música, que puede "escuchar" las fuerzas en el trabajo durante el deslizamiento sobre hielo con notable precisión. A pesar del tamaño del instrumento, que mide unos pocos centímetros, es sensiblesuficiente para sondear hielo y analizar las propiedades de fricción a escala nanométrica.
Gracias a su dispositivo único, los científicos pudieron demostrar claramente por primera vez que la fricción realmente genera una película de agua líquida. Sin embargo, esta película ofreció una serie de sorpresas: con un espesor de unos pocos cientos de nanómetros a un micrón, o la centésima parte del grosor de un mechón de cabello, es mucho más delgado de lo que sugerían las estimaciones teóricas. Incluso más inesperadamente, esta película no es en absoluto "agua simple", sino que consiste en agua que es tan viscosa como el petróleo, con complejospropiedades viscoelásticas. Este comportamiento inesperado sugiere que el hielo superficial no se transforma completamente en agua líquida, sino que termina en un estado mixto similar a los "conos de nieve", una mezcla de agua helada y hielo picado. Por lo tanto, el misterio de deslizarse sobre el hielo puedese encuentra en la naturaleza "viscosa" de esta película de agua.
Estos resultados muestran que se necesita una revisión completa de las descripciones teóricas que se han propuesto para describir la fricción en el hielo. Las propiedades inusuales del agua de deshielo son un factor clave que no se ha tenido en cuenta hasta ahora. Esto ayudará a comprender mejor elfenómeno de deslizamiento sobre hielo, en los deportes de invierno, por ejemplo, y también ayudará a proponer soluciones innovadoras para aumentar la fricción a fin de evitar derrapes en carreteras heladas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por CNRS . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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