När man åker skridskor så använder man friktion på två sätt – man glider framåt, ”nästan friktionslöst” som Benjamin Donner uttrycker det, och man trycker utåt sidorna så att skridskobetten skär in i isen för att få upp farten.
Text: Benjamin Alm
JAG SÖKER UPP Johan Lindén, lektor i fysik vid Åbo Akademi, för att förstå hur det kommer sig att skridskor glider så lätt över isen. Även om det kan tyckas vara en lätt fråga, så är det inte länge fysikerna har haft ett bra svar.
– Man har inte riktigt förstått varför is är så halt, och det återstår ännu en del frågetecken, säger Lindén.
Själv fick han lära sig att det höga trycket från skridskoskenan smälter översta lagret på isen, men man kan konstatera att trycket vid skridskoåkning inte alls är tillräckligt högt. En annan felaktig teori, som jag (artikelförfattaren) har lärt mig, är att friktionen smälter ett tunt islager och att friktionen minskar därför att smältvattnet fungerar som smörjmedel. Möjligen ligger det något i den förklaringen, säger Lindén, men det är inte hela sanningen.
På senare tid har man upptäckt att det yttersta lagret av isen alltid består av en tunn ”kvasivätska”. Isens yttersta lager har inga grannar på ovansidan, vilket gör att vattenmolekylerna kan röra sig friare. Lindén liknar fenomenet med ytspänning som uppstår i ytskiktet på vatten i vätskeform. Lagret är väldigt tunt, 10–20 nanometer tjockt, men tillräckligt för att göra isen hal.
Jag frågar vidare om skillnaden mellan skridskor och skidor, har skidor lägre friktion för att de har en större kontaktyta mot underlaget?
– Nej, inte alls. Friktionen beror bara på två faktorer, en friktionskoefficient som är specifik för materialen och det belastande föremålets tyngd, som mäts i Newton. Att skridskor och skidor har olika utformning beror på andra faktorer, och jag tänker mig att hur man sjunker ner i underlaget avgör en hel del. Kontaktytans storlek påverkar alltså inte friktionen. Skidorna har dock alltid större rörelsemotstånd i form av lös snö som skuffas undan.
f=µ * N
• ?f – friktionskraften, motsatt rörelseriktningen.
• ?µ – friktionstal, för is ungefär 0,005.
• ?N – underlagets stödkraft, lika stor som mg på plan yta.
• ?mg – det belastande föremålets tyngd (mäts i Newton).
• ?v – hastigheten.