为什么人可以在室内滑冰

李季 1172分享

  滑冰大家都听说过,但是滑冰的原理应该是很多人未曾想过的。

  原理分析

  中和压强与摩擦力的关系,面积越小,压强越大,摩擦力越小。查了一下竟然还有小知识在里面。。冰刀与冰面的接触面积非常小。人对地面的压力是一定的,穿上冰鞋,冰面的受力面积减小了,它受到的压强会大大地增大,一个质量为50kg的人穿上冰鞋,他对冰面的压强高达几百乃至上千个标准大气压。这有什么好处呢?冰的熔化有一个特点:当它受到的压强增大时,熔点将会降低,一般每增加一个标准大气压,冰的熔点大约降低0.0075℃。这样使零度以下的冰在冰刀的作用下熔化成水。冰刀下面薄薄的一层水可以起到润滑作用,它减小了冰刀与冰面之间的摩擦,使人们能在冰面上飞跑,或者表演许多优美的运动。

  冰地剖析

  一般室内冰场的温度基本恒定在0-17度,冰面温度基本恒定在-5-0度,室内冰场的冰是由水冻结形成的!当然其中还添加了一些化学物质。

  室内冰场的冰,是用液态氨制冷系统制速冷形成的。

  先往池子里注水,向铺设好的管到中注入液氨,因为只需要大约1~2英寸(2.5~5cm)厚度的冰面即可,制冷形成冰面时间就很短。再用专门的机器清理冰面就可以了。

  然后在水里加含氮物质以及其他化学物质,以提升水的凝固点,这样可以使之在略高于普通水凝固点(0摄氏度)的情况下不会融化。

  一方面可以使冰上活动的人不会太冷,另一方面减少制冷系统消耗的能量。

  但这么做会造成冰面硬度降低,所以在使用时冰面温度大约在-2~-5度

  力量分析

  我国不少短道速滑运动员都被冰刀伤过。冰刀在切过手指的那一瞬间,到底产生了多大威力?本报曾请教过物理教授,教授粗略计算,以花样冰刀为例,冰刀宽度大约是2毫米,长度比一般的鞋子还要长一点,暂以30厘米来算。计算可得,冰刀刀刃截面面积为0.0006平方米。

  假定穿冰鞋的人的质量为50千克。

  套用压强计算公式,P(压强)=m(质量)×g(重力加速度)/s(秒),即50千克乘以9.8牛顿/千克再除以0.0006平方米,得出的结果约为816667帕斯卡。

  816667帕斯卡是什么概念?这样的一“刀”产生的压强,相当于两三辆黄沙车压在1平方米的面积上。压强之大,可想而知。

  科学构造

  滑冰鞋的构造1. 鞋身轮滑鞋的外壳可以防止外来的冲击, 具有保护脚部的作用。一般用有鞋扣 ( buckle ) 的鞋身较方便穿着; 绑鞋带的侧会较贴脚,但穿脱较麻烦。一般比较好的单排轮滑鞋都是绑带加一个扣的设计。一般的单排轮滑鞋都有一个内靴,可以缓冲足部和鞋壳之间的磨擦,以保护足部,使皮肤不易擦伤和起水泡。好的鞋身应该要够坚固, 海棉要够厚,密度也要够。一个舒适鞋身能令你踩起来时更加舒服。2. 底架 ( frame )底架为连接轮子及鞋壳之结构体, 底架系统的坚韧性, 是决定溜冰鞋寿命的一大因素。通常底架的设计都有不同的类型,滑冰鞋的构造有的较厚有的较薄。底架一般装上四个轮子, 但也有装置三个轮子的小底架, 以及可以装置五个轮子的速度鞋。铝合金 ( aluminum ) 的底架比较好, 因铝合金的底架较坚硬, 不容易变形, 但价钱较贵。且要注意鞋的底架最大能装多少mm的轮子,一般是 76mm, 最好能装 80mm 的轮子, 日后想换轮子时可有较多的选择。3.轮子( wheel )轮子必须是高弹性轮 ( high rebound ), 绝不能是塑料轮子。一般高弹性轮子比较软,弹性较好,塑料轮子则是硬硬的, 你可试敲敲地面听听声音来感觉,你会发现塑料轮子的声音是尖锐许多的。轮子的切面 (profile)越薄的切面能使速度越快,具中度稳定性。 越宽的切面与地面的磨擦面积越大, 具高度稳定性。4.轴承 ( bearing )常常听到香港人叫啤铃, 台湾人叫培林,国内的人则叫轴承, 其实都是指轴承,轴承是放在轮子中间的金属物体,以帮助助轮子的转动。每个轮子两边均要放一个轴承, 中间用一个套筒分开。一般单排鞋是用塑料套筒 较高级的会用金属 (aluminum/ brass spacer)套筒;金属的磨擦力较少,能给予轴承最大的续转能力, 所以轮子转到速度较高。、、、

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