2022公共基礎(chǔ)知識(shí)之科技常識(shí)：滑冰鞋上為什么要裝冰刀
今年的運(yùn)動(dòng)盛宴非第24屆冬奧會(huì)莫屬，本屆冬奧會(huì)共設(shè)7個(gè)大項(xiàng)，15個(gè)分項(xiàng)，109個(gè)小項(xiàng)。其中短道速滑、花樣滑冰等運(yùn)動(dòng)受到很多人的關(guān)注，而細(xì)看這類冰上運(yùn)動(dòng)用到的滑冰鞋，你會(huì)發(fā)現(xiàn)冰上運(yùn)動(dòng)的滑冰鞋和我們?nèi)粘Ｓ玫暮当灰粯樱蠲黠@的就是這種滑冰鞋上安置的有冰刀，這是為什么了？其實(shí)，這里面涉及兩個(gè)原因。
一、減小摩擦力
兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，就會(huì)在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力，這種力叫作摩擦力。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員滑冰時(shí)，滑冰鞋與地面之間會(huì)產(chǎn)生摩擦力，而摩擦力太大就會(huì)增加運(yùn)動(dòng)的難度影響前進(jìn)速度，所以冰上運(yùn)動(dòng)所需的滑冰鞋要盡量減少摩擦力。而減小摩擦力的方法主要有三種：減少接觸面積的粗糙程度、減小壓力、變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦。
滑冰鞋帶冰刀可以增大對(duì)冰的壓強(qiáng)，加速冰的融化，在冰面上形成一層“水膜”，極大地減少了鞋與冰面的粗糙程度。一般冰刀只有2毫米寬，花樣冰刀的刀刃也不過(guò)4毫米寬，這樣冰刀接觸冰的面積就比鞋面直接接觸冰面的面積要小得多，而根據(jù)壓強(qiáng)與受力面積的關(guān)系(P=F/S)，受力面積越小，壓強(qiáng)多大，冰刀與冰面的接觸面積小，壓強(qiáng)就會(huì)大。同時(shí)根據(jù)克拉佩龍方程公式dP/dT=L/(TΔV)，壓強(qiáng)越大，冰的熔點(diǎn)越低，這樣冰刀與冰面接觸時(shí)壓強(qiáng)大，就會(huì)降低冰的熔點(diǎn)，加速冰的融化，在冰面上形成一層“水膜”。而這層“水膜”的作用就類似一層潤(rùn)滑油，就相應(yīng)的減小了摩擦力。
同時(shí)，冰上運(yùn)動(dòng)的滑冰鞋不能像旱冰鞋一樣安裝輪子，是因?yàn)楸婀饣喿悠鸩涣藵L動(dòng)作用，也只能滑動(dòng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)摩擦變滾動(dòng)摩擦，也就無(wú)法減小摩擦力。
二、提高蹬冰的力量
在滑冰時(shí)，鞋面與冰面的接觸面是冰刀，可以更好地掌控方向和發(fā)力。根據(jù)壓強(qiáng)與接觸面積的關(guān)系，不難發(fā)現(xiàn)在冰上運(yùn)動(dòng)時(shí)可以通過(guò)減小受力面積來(lái)增大壓強(qiáng)，短道速滑冰刀的特點(diǎn)是刀身短、刀刃底部有弧度，與冰面接觸面積很小，壓強(qiáng)大。便于在彎道時(shí)滑弧線前進(jìn)，實(shí)現(xiàn)“彎道超車”。
本知識(shí)點(diǎn)即是日常生活中涉及的物理知識(shí)，也可能成為結(jié)合時(shí)政熱點(diǎn)來(lái)考查的科技常識(shí)--物理知識(shí)這個(gè)板塊。可能會(huì)通過(guò)多選題或者單選題來(lái)考查這一現(xiàn)場(chǎng)涉及的物理知識(shí)。希望同學(xué)們多多積累類似知識(shí)點(diǎn)。
