跳到主要内容
返回博客
科学

我们为什么会在冰上滑倒?

4 分钟 阅读

冰面的特写,展示其光滑、玻璃状的纹理,大大降低了脚下的摩擦力
冰很滑,是因为表面有一层薄薄的准液态层,摩擦力几乎为零,鞋子几乎无处可抓。

在人行道上走路是件不用过脑子的事。走上冰面就完全不是了。前一秒你好端端地站着,下一秒脚往前飞出去,两条胳膊在空中乱抡,你正在全力以赴地不摔。

冰凭什么这么滑?答案牵扯到摩擦力、表面状态、温度,还有你的鞋和冰之间到底发生了什么。

摩擦力帮助你走路

摩擦力是那种专门跟滑动作对的力。你走路的时候,脚往后蹬地面,摩擦力就把你往前推。抓不住地,脚就只能空转。

所以在干燥路面上走路毫不费劲:粗糙的表面给了鞋底一堆能咬住的东西。冰比这光滑太多了,能咬的地方少得可怜。

冰的表面很滑

冰看着是块结结实实的固体,可它的表面行为相当古怪。在很多情况下,冰的最顶上会有一层极薄的水。就是这层薄水,让表面滑得离谱。

所以你的鞋不是踩在一块粗糙的硬地上,而是隔着一点点水,在光溜溜的冰面上滑行。那点水起的作用,和机器里的润滑油差不多。

温度很重要

不是所有的冰都一样滑。接近融点的冰通常最要命,因为那层薄薄的液态层最容易形成。冻得极狠的冰有时候反而没那么滑,表面的水更少,摸上去更干、更脆。

但别误会,极冷的冰照样能让你摔。温度改变的是表面的脾气,不是危险本身。

鞋子也很重要

鞋和鞋差别很大。鞋底又平又光的,基本没什么能咬住地面的东西。花纹深的鞋在雪地和不平的地面上抓得住,所以冬靴的底通常都做得坑坑洼洼,那些纹路就是用来制造摩擦的。不过碰上真正光滑的冰,好鞋也可能失手,因为鞋底再糙,也得有东西让它咬。

为什么我们滑得那么快?

摩擦力一低,就没什么东西拦得住你的脚。在普通路面上,脚刚开始滑,摩擦力很快就把它按住了。在冰上,摩擦力太弱,脚会一路滑下去。所以一个本来微不足道的重心不稳,能直接演变成一次华丽的摔倒。

冰是一个设计挑战

光滑表面是工程师和城市规划者天天在头疼的问题。道路、人行道、轮胎、鞋子、运动器材,全都绕不开摩擦力。撒盐是为了化冰,撒沙是为了增加粗糙度,轮胎花纹是为了把水和雪泥挤开。目标从头到尾只有一个:把抓地力找回来。

核心思想

我们在冰上摔跤,是因为冰的摩擦力太低。光滑的表面、可能存在的那层薄水、当时的温度、脚上那双鞋,共同决定了你能抓住多少地。

走路这件事对摩擦力的依赖,比大多数人以为的深得多。你迈出的每一步,都是鞋底和地面之间一次短暂的配合。