Fyzmatik | Proč se špatně bruslí na umělém ledu?

Tak nám skončila hokejová sezóna, na stadiónech rozpustili své ledové plochy a provádějí údržbu než začne sezóna nová. Bruslit se dá na inlinech nebo někde jsou instalována kluziště s ledem z umělé hmoty. Proč se však špatně bruslí na ledu z umělé hmoty?

Nejprve musím upřesnit, že vlastně led z umělé hmoty neexistuje.  Klasický led je nahrazen syntetickou bílou hmotou na bázi organických polymerů.A bruslení na ní není pro dobré bruslaře příliš velká zábava. Na klasickém vodním ledu je možné dosáhnout mnohem větší rychlost, a to bez ohledu na to, zda se vytvořil umělým ochlazením vody nebo jejím zamrznutím ve volné přírodě. Větší rychlost na ledu je možné dosáhnout proto, že tření mezi ocelovou hranou brusle a ledem je mnohem menší než tření mezi bruslí a syntetickým polymerem.
Při bruslení na umělé hmotě dochází k vzájemnému tření dvou tuhých látek – a toto tření je vždy velké. V případě ledu a brusle je  tření výrazně sníženo tenkou vrstvou vody, která se vytváří mezi bruslí a ledem, a vytváří tak výborné mazací médium. Vrstvička vody vzniká stlačením ledu a není pro nás příliš patrná, protože okamžitě znova zamrzne.

Zvyšováním tlaku (za konstantní teploty) se získává z kapaliny její tuhé skupenství. Obecně zvyšování tlaku podporuje vznik takového skupenství látky, které má vyšší hustotu. Téměř všechny látky mají však hustotu tuhého skupenstva vyšší, než má kapalné skupenství. Když třeba chladíme nějakou kapalinu pod její teplotu tuhnutí (tání), vznikající tuhá látka klesá ke dnu. Každému je však jasné, že s vodou to tak není, led plave na vodě a voda, která zamrzne ve skleněné láhvi, ji obvykle roztrhne, protože při skupenské změně se zvětší její objem. Zkrátka obyčejná voda je velmi neobyčejnou kapalinou.

Toto tvrzení o tlaku  platí pouze pro nepříliš velké tlaky tlaky. Například za desettisícnásobku atmosférického tlaku je situace přesně opačná a zvětšováním tlaku na vodu se z ní stává led. To by však mělo být v rozporu s tvrzením, že zvýšením tlaku vzniká takové skupenství, které má vyšší hustotu. Vypadá to na rozpor, ale v skutečnosti  to tak není. Vysvětlení spočívá v tom, že zatímco voda zůstává vždy stále tou stejnou látkou, naopak led se může vyskytovat v různých formách. Tento jev se nazývá polymorfismus. Takových forem ledu je několik, ale z pohledu skupenských přeměn je podstatné to, že některé z nich mají hustotu vyšší než voda !!! Takže je vše v pořádku a nemusíme měnit jeden ze základních principů v přírodních vědách, který říká, že každá vnější změna vyvolává v systému, na který působí, také změny, které působí proti této změně. Pro tento případ to znamená, že zvýšení vnějšího tlaku způsobí zmenšení objemu vody a naopak: snížení tlaku způsobí jeho zvětšení.

Při pohybu bruslaře se však navíc ještě i výrazně zvyšuje jednak v důsledku toho, že jeho hmotnost spočívá pouze na jedné hraně jedné brusle a jednak proto, že se k ní přidává působení odstředivé síly při brždění a zatáčení.