¿Qué causa el resbalamiento del hielo?

Durante el tiempo invernal, cuando el hielo y la nieve cubren varias superficies, se vuelven resbaladizas. Esto representa un problema para los conductores, ya que hace que conducir sea peligroso. Sin embargo, para aquellos que disfrutan de deslizarse en trineo, la resbaladiza del hielo es una característica deseable. Cuando se desliza en trineo por una colina, es preferible que la nieve se compacte y se convierta en hielo lo más resbaladizo posible.

Aunque se acepta ampliamente que el hielo es resbaladizo, ¿alguna vez te has preguntado por qué? Después de todo, el hielo es un sólido, ¿verdad? ¿Puedes pensar en otros sólidos que exhiben resbaladiza?

Considera a un jugador de hockey por un momento. ¿Puedes imaginar intentando patinar sobre una acera de concreto o un piso de madera? Estas superficies también son sólidas, entonces, ¿por qué no son resbaladizas?

Los científicos han realizado extensas investigaciones para explicar la resbaladiza del hielo, pero la razón exacta sigue siendo incierta. Sin embargo, han descubierto que hay una capa muy delgada de agua líquida en la superficie exterior del hielo, incluso cuando está extremadamente frío. Durante mucho tiempo, los científicos creyeron que esta capa delgada de agua líquida se formaba debido a la presión aplicada sobre el hielo.

El agua posee una propiedad única: su forma sólida (hielo) es menos densa que su forma líquida. Esta es la razón por la cual los cubos de hielo flotan en agua. La menor densidad del hielo permite que su temperatura de fusión disminuya bajo presión.

Por ejemplo, cuando un patín de hielo se desliza sobre el hielo, los científicos pensaban anteriormente que la presión ejercida por el patín reduciría el punto de fusión del hielo. Como resultado, la capa exterior se derretiría, permitiendo que el patín se deslizara sobre una lámina delgada de agua que se congelaría rápidamente una vez que el patín la cruzara.

Sin embargo, los científicos descubrieron más tarde que la presión ejercida por patines o zapatos sobre el hielo no era suficiente para causar estos cambios. Por lo tanto, tuvieron que explorar explicaciones alternativas. En los últimos años, se han propuesto otras dos teorías para dilucidar la presencia de la capa delgada de agua líquida en el hielo.

Una teoría sugiere que la fricción es responsable de la formación de la capa líquida en el hielo. La fricción es la fuerza que genera calor cuando dos objetos se deslizan entre sí. Si te frotas las manos, puedes sentir que se calientan debido a la fricción. Cuando un patín se mueve sobre la superficie del hielo, la fricción entre el patín y el hielo genera calor que derrite la capa exterior del hielo.

Sin embargo, el hielo sigue siendo resbaladizo incluso cuando está quieto. En este caso, no hay fricción para generar calor, pero el hielo sigue siendo resbaladizo. Por lo tanto, debe haber otro factor en juego.

La otra teoría propone que el hielo es inherentemente resbaladizo porque la capa exterior nunca se solidifica. Según esta teoría, las moléculas de agua en la superficie del hielo se mueven con mayor libertad ya que están en el borde y no hay moléculas por encima de ellas para mantenerlas en su lugar. En consecuencia, la capa exterior permanece en estado líquido incluso a temperaturas muy por debajo del punto de congelación.

Los científicos aún no han llegado a un consenso sobre qué teoría es correcta. Sin embargo, se puede decir con seguridad que ambas teorías contribuyen a la resbalosidad del hielo.

Para explorar aún más el tema, puedes participar en las siguientes actividades:

1. Ve a patinar sobre hielo con un amigo o un miembro de tu familia para observar de cerca la resbalosidad del hielo. Si no es posible patinar al aire libre, considera visitar una pista de patinaje sobre hielo cubierta.

2. Realiza un experimento sencillo con cubos de hielo. Sostén un cubo de hielo con unas pinzas y pasa tus dedos por su superficie. Observa la sensación resbaladiza y la presencia de una capa líquida. Luego, frota tus manos para generar calor a través de la fricción. Sostén el cubo de hielo nuevamente y observa cómo la capa externa se derrite debido al calor de tus manos. Estos experimentos ilustran las propiedades del hielo y las fuerzas naturales discutidas en el Wonder de hoy.

3. Considera otros casos en los que el agua aumenta la resbalosidad. Por ejemplo, piensa en un tobogán acuático. Intentar deslizarte por un tobogán acuático seco no es divertido, ya que es el agua que fluye la que lo hace resbaladizo y divertido. Puedes realizar un experimento sencillo pasando tu mano por una encimera de cocina seca para sentir la fricción, y luego rociando agua sobre la superficie para observar el aumento de la resbalosidad.

En general, estas actividades te ayudarán a comprender mejor por qué el hielo es resbaladizo y el papel del agua en este fenómeno.

PREGUNTAS FRECUENTES

1. ¿Por qué el hielo resbala?

El hielo resbala debido a una fina capa de agua líquida que se forma en su superficie. Cuando se aplica presión sobre el hielo, se derrite ligeramente, creando una fina capa de agua. Esta capa actúa como lubricante, reduciendo la fricción entre el hielo y cualquier objeto o superficie que entre en contacto con él. Las moléculas en esta capa de agua no están tan compactas como en el hielo sólido, lo que permite que los objetos se deslicen más fácilmente. Además, la superficie lisa del hielo también contribuye a su resbalosidad.

2. ¿Cómo se forma la fina capa de agua líquida en el hielo?

La fina capa de agua líquida en el hielo se forma a través de un proceso llamado fusión superficial. Cuando un objeto o superficie entra en contacto con el hielo, la presión aplicada hace que la temperatura del hielo aumente ligeramente. Este aumento de temperatura derrite la capa más externa del hielo, creando una fina película de agua líquida. La presión de un objeto deslizándose o caminando sobre el hielo contribuye aún más a la formación de esta capa líquida, lo que hace que el hielo sea aún más resbaladizo.

3. ¿Varía la resbalosidad del hielo con la temperatura?

Sí, la resbalosidad del hielo varía con la temperatura. A temperaturas cercanas al punto de congelación, la fina capa de agua líquida en la superficie del hielo es más pronunciada, lo que hace que el hielo sea extremadamente resbaladizo. Sin embargo, a temperaturas extremadamente bajas, como por debajo de los -40 grados Celsius (-40 grados Fahrenheit), la capa de agua líquida es mucho más delgada o puede no formarse en absoluto, lo que resulta en un hielo menos resbaladizo. Por eso, las superficies de hielo en condiciones extremadamente frías suelen ser menos resbaladizas que las más cercanas al punto de congelación.

4. ¿Se puede hacer algo para reducir la resbalosidad del hielo?

Existen medidas que se pueden tomar para reducir la resbalosidad del hielo. Un método común es esparcir sustancias como arena, sal o grava en las superficies heladas. Estas sustancias proporcionan tracción creando fricción entre la superficie y los objetos, lo que hace que sea menos resbaladizo caminar o conducir sobre ellas. Otra opción es utilizar crampones o dispositivos de tracción en el calzado, que tienen clavos o agarres que mejoran la tracción en superficies heladas. Además, retirar la nieve de los caminos y utilizar agentes antihielo también pueden ayudar a reducir la resbalosidad del hielo.

5. ¿Todos los tipos de hielo son igualmente resbaladizos?

No, no todos los tipos de hielo son igualmente resbaladizos. La resbalosidad del hielo depende de diversos factores, como su temperatura, la presencia de impurezas y su textura. Por ejemplo, el hielo con una textura rugosa, como la nieve congelada o el hielo con bolsas de aire, puede proporcionar más tracción y ser menos resbaladizo en comparación con el hielo liso. Además, el hielo que contiene impurezas o ha sido tratado con agentes antihielo también puede tener propiedades de resbalosidad diferentes.

6. ¿Puede el hielo ser completamente sin fricción?

No, el hielo no puede ser completamente sin fricción. Si bien la fina capa de agua líquida en el hielo reduce la fricción, aún existe cierto nivel de fricción presente. La resbalosidad del hielo es relativa a otras superficies y objetos. En comparación con la mayoría de las superficies sólidas, el hielo es significativamente más resbaladizo debido a la presencia de la capa líquida. Sin embargo, en términos de una superficie completamente sin fricción, como un metal perfectamente pulido, el hielo aún tiene cierta fricción. Esta fricción permite que los objetos se agarren y se deslicen sobre el hielo, aunque con menos resistencia en comparación con otras superficies.

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