Чому сніг слизький?
Одне з дуже важливих для людини властивостей снігу - це те, що він слизький. Санний шлях і швидкий, і легкий, і зручний. Щоб ковзати по снігу - пересуватися на санях, треба затратити в 10 разів менше енергії, ніж для пересування на колесах.
Сніг слизький тому, що при тиску і терті полозів саней або лиж поверхневі частинки снігового покриву тануть, що з'являється при цьому плівка води служить як би мастилом. Тому «слизькість» залежить від температури снігу і від швидкості переміщення.
Відомо, що тертя мінімально при ковзанні по сухому снігу при температурі близькій 0 ° C. Якщо сніг зволожується, тертя починає зростати пропорційно зволоженню.
Досліди з експериментальними лижами з металу, з твердого пластика показують, що коефіцієнт тертя збільшується з пониженням температури. Для сталі - від 0 ° до мінус 25 ° C - він подвоюється, а для міді та деяких пластиків зростає в 3 ... 4 рази. При температурі нижче мінус 25 ° C опір снігу ковзанню з малими швидкостями наближається до величини опору ковзання по сухому печу.
Але чому ж навіть у сильні морози можна зустріти лижників, які отримують задоволення від катання? Справа в тому, що у них, по-перше, полози лиж покриті відповідної маззю, а по-друге, вони досить швидко біжать по лижні. Збільшення швидкості ковзання призводить до зменшення тертя. Так, якщо швидкість ковзання зростає від 0,03 до 5 метрів в секунду (швидкість класного лижника), коефіцієнт тертя зменшується майже в 10 разів. Ось чому хороший лижник при всіх інших рівних умовах витрачає набагато менше зусиль, ніж початківець. Висока швидкість бігу як би допомагає ковзанню і тим самим сприяє ще більшій швидкості.
Важливу роль у швидкості пересування по снігу грає матеріал полозів і структура снігу. Коефіцієнт тертя залежить ще й від довжини ковзної поверхні. Так, при випробуванні сталевий лижі виявлено, що зі збільшенням її довжини від 1,0 до 1,7 метра тертя зменшується на дві третини. Чим довше ковзна поверхня, тим тривалішим тертя і тим більше тепла виділяється на контактах полозів зі сніговими зернами, а це покращує «мастило» і знижує величину тертя. Здавалося б, ясно: лижі треба робити довший і ковзати швидше ... Але тут вступає в свою роль величина тиску. Якщо вона недостатня, тертя об сніг може зрости. Особливо при малих тисках і температурі снігу близько 0 ° C.
Якщо ж лижі короткуваті, вони глибше занурюються в сніг, отже, з'являються додаткові сили опору ковзанню.
Ми весь час говорили про опір снігу при русі по ньому. Але ж доводиться на снігу зупинятися, а потім знову рушати в дорогу. Яке в цьому випадку опір снігу (або статичне тертя)?
При зупинці водяна плівка під полозом замерзає, утворюються крижані зв'язку. Чим довше зупинка, тим ці зв'язки міцніше. Відповідно збільшується і зусилля, потрібне для того, щоб знову зрушити з місця. При короткочасної (миттєвої) зупинці воно мінімально (наприклад, в кінці ковзання на лижі, перед черговим поштовхом). Якщо міцність крижаних зв'язків між поверхнею лижі і зернами снігу виявиться більше, ніж опір снігу зрушенню, то зсув відбуватиметься не на контакті «лижа - сніг», а нижче цієї площини, в самому снігу. Це явище знайоме багатьом - сніг налипає а, на лижі, немов пудові гирі тягнеш на ногах, все частіше зупиняєшся перепочити, а лижі від цього стають ще важче. Тут може допомогти спеціальна (гідрофобна) мастило, що зменшує міцність змерзання і поліпшує ковзання.
