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スキーやスケートが滑りやすい理由は? 復水と摩擦熱が関係?

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寒い日々が続いています。

こういった季節に合うスポーツと言えば、

スキーやスケートといったウィンタースポーツですね。

 
しかしスキーやスケートで遊ぶ時に

なぜあそこまで滑らかに動くことができるのか

考えたことはありますか。

 
今回はその疑問を解決するために、

摩擦熱と復水と言った物理学的な観点を取り入れて

解説していきます。




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滑りやすくなる理由その1:復水

スキーは復水

 
スキーの板では雪の上を、またスケートの刃の先端では氷の上を

滑りながら移動しますが、

マイナス20~10℃という極寒の中であれば

凍り付いて動きにくくなるのでは?

と思うかもしれません。

 
しかしスキーやスケートで移動するということは、

人間の体重分の圧力が雪や氷にかかっているとも考えられます。

実は氷は高い圧力を加えると

気温が氷点下でも水に戻るという性質があるのです。

これを復水と言います。

水の状態図のグラフ

水の状態図のグラフ

 
中学や高校の理科の授業で習ったと思いますが、

これは水の状態図で説明できます。

一般に水が固体(氷)になるのは摂氏零度以下と言いますが、

実は圧力によってその温度は変化します。

水が氷になる温度を融点と言いますが、

この温度は圧力が高くなるほど下がってきます。

故にマイナス20~10℃の寒さでも、

雪や氷は人間の体重の圧力が加わって水になるので

滑りやすくなるというわけです。




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滑りやすくなる理由その2:摩擦熱

一つ目の理由で氷は圧力を加えれば

水になると言いましたが、それでも結局寒すぎるので

すぐに凍るじゃないか、と思われるかもしれません。

 
実際復水という原理だけだと、

すぐに凍ってしまって動けなくなることもあります。

ところがもう一つの要因で氷はさらに解けやすくなるのです。

それが摩擦熱の要因です。

摩擦熱とは、ご存知物と物をこすった時に生じる

熱のことですが、

スキー板やスケートの刃の先端は

地面の雪や氷とこすれ合っています。

そのこすれ合っている部分で熱が生じて

その熱で氷が解けて水が生じるのです。

 
つまりスキーやスケートで滑りやすくなるのは、

復水と摩擦熱という二つの要因が重なるためと言えます。

 

極寒の地・南極ではどうなる?

地球で一番寒い土地南極なら

一年中雪も積もっていて高い山もあるし、

棚氷もあってウィンタースポーツには最適です。

 
もっとも寒すぎるので人が定住するにはアレですが、

それでもウィンタースポーツ好きなら

一度は南極でスキーやスケートをやってみたいと思うでしょう。

 
ところがその南極はウィンタースポーツには

あまり向いていないとも言われています。

その理由は寒すぎることにあります。

南極の気温は寒い時だとマイナス50℃以下まで下がることは

よくあり、夏場でも平均気温は氷点下以下だそうです。

南極大陸の気候や地理、日本の観測の歴史について解説!

 
先ほどスキーやスケートが滑りやすいのは

復水と摩擦熱が要因だと言いましたが、

実は復水の原理で水になる温度はせいぜいマイナス30℃くらいだと

言われていて、それ以下だとどれだけ圧力を加えても

水にはならないそうです。

 
故に南極で一番寒い時にスキーやスケートをやっても

摩擦が大きくなるだけで逆に滑りにくくなります。

故に南極でウィンタースポーツをやる場合は

夏場しか適さないということになります。

もっとも真冬の南極は一瞬で凍り付くくらい寒いので

スポーツどころではありませんがね。

 
以上スキーやスケートで滑りやすくなる理由の解説でした。

参考にしてみて下さい。

 

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