La ciencia del patinaje sobre hielo
Ya ha empezado diciembre y en algunas ciudades está de moda instalar pistas de patinaje sobre hielo “portátiles”. Aunque la pista de hielo más famosa es permanente: está situada en Rockefeller Center en Nueva York y es la más fotografiada y filmada. Cada año su encendido del árbol de navidad se retransmite en las noticias de todo el mundo.
Es fácil entender como funcionan los patines de ruedas, pero los patines de hielo están formados por una cuchilla que puede tener diferentes grosores. ¿Sabemos realmente cómo funciona el patinaje sobre hielo?
Todos entendemos que para poder patinar necesitamos deslizarnos sobre el hielo. El coeficiente de rozamiento es una medida utilizada para calcular cuánta capacidad deslizante tiene un material. Es muy variable y depende entre otras cosas de la temperatura, la forma, el acabado (pensemos en un tronco de madera y una mesa) y contra qué otro material se está deslizando. El hielo tiene un coeficiente de rozamiento alto y no resbala tanto como parece, no hay más que pensar en los cubitos de hielo sacados del congelador, son ásperos y no muy resbaladizos. Sin embargo, el agua líquida sí tiene un coeficiente de rozamiento bajo y cuando el hielo comienza a derretirse la película de agua de su alrededor hace al cubito de hielo difícil de agarrar.
Si alguna vez has tocado una pista de hielo verás que el hielo que hay en ella es sólido y no esta derretido (eso después de haberte quemado la mano por el frío). El hielo se derrite únicamente debajo de nuestros pies permitiéndonos patinar y aquí entran en juego las cuchillas de los patines.
La explicación extendida pasa por la termodinámica. La temperatura de congelación del agua es de 0 ºC, pero puede cambiar según la presión que reciba. Se cree que el peso de nuestro cuerpo, concentrado en el filo de la cuchilla, es capaz de aumentar la presión del hielo lo suficiente como para que su punto de congelación sea unos grados menos volviéndose líquido y resbaladizo. Al retirar el patín, la presión vuelve a la normalidad y el hielo vuelve a ser sólido.
Esta explicación razonable ha sido descartada hace poco por el investigador Clifford Swartz de la John Hopkins University, que ha demostrado que no era posible cambiar la temperatura de congelación del agua con sólo la presión del peso de nuestro cuerpo. La auténtica explicación fue dada en el siglo XIX por el físico Michael Faraday. Descubrió que a medida que el agua se vuelve hielo, en la superficie permanece una fina capa de moléculas de agua que es la que provoca que el hielo resbale. Esta capa desaparece cuando el hielo alcanza los -10 ºC y se vuelve completamente sólido.
En la pista de patinaje, el hielo permanece a aproximadamente -10ºC, en los límites de la formación de la capa. La cuchilla concentra todo nuestro peso y fricciona con el hielo sólido, aumentando ligeramente la temperatura del hielo, lo justo para que se forme esa microcapa, pero no lo suficiente como para que todo el hielo se derrita.
Como curiosidad adicional, en ciudades con climas templados que no podrían mantener una pista de hielo tradicional existen pistas de hielo artificiales. En este caso la pista esta formada por una superficie de plástico blanco a la cual se le ha añadido una mezcla de silicona y agua, actuando como un lubricante. Esta mezcla disminuye el coeficiente de rozamiento de la pista y te permite deslizarte, aunque en este caso la pista resbala en todo momento y se nota diferente a una pista de hielo tradicional.
Ya sabes por qué resbalan las pistas de hielo. Juega con el coeficiente de fricción y no te caigas mucho este invierno.
Fuente | Xataca Ciencia, Ciencia con Paciencia, About.com
