雪・氷はなぜ水よりすべるのですか？

質問

雪や氷がよくすべるのは、物（スキー・スケートなど）との間に溶けた水があるからだと聞いたことがあります。

（それゆえ、溶けてない氷が手に貼りついたりして滑らないとか？）

ところでなぜ解けた雪・氷の水が原因で摩擦係数が低くなるなら、なぜ氷や雪は単なる水よりつるつると滑るのですか？

回答No.11

Silicagel

まだ見ているかわかりませんが…　＃９です．
そんなことはないですよ．
まず，水は粘度が比較的低いので薄い膜にはなりません．水滴になりますよね．水滴になる余裕があればの話ですが．
なのでタイヤの圧力でも弾き飛ばすことができます．
意味があるほどの水は残らないのではないでしょうか．
逆にオイルのような薄い膜になる液体が引いてあるとよく滑ります．これはスケートに近い状態にあることになります．
すなわちアスファルトとタイヤの間に油膜ができて滑ります．

回答No.10

myeyesonly

こんにちは。No1 です。どうやら質問の意図が判って来ました。

もう、前の方が答えられてる通りですが、スケートでは氷は圧力はともかくとして、接触面の一部が融けて水になりますが、部分的に氷が残って歯に接触してます。
スケートをやってみると判りますが、氷の摩擦がちゃんと感じられますよ。

つまり、氷と歯の接触部分があって、それの摩擦があるからです。

仮にスケートの歯で水に浮いてる事ができたとすると、これが全然ないの、ものすごく滑ります。
これはさっき例にあげたハイドロプレーニング現象で、他の方もおっしゃってますが、本当にハンドルもブレーキも、エンジンブレーキも、サイドギアを引いても全然効かなくなり、ドライバーはものすごい恐怖に襲われます。

お礼

ありがとうございました

回答No.9

Silicagel

あなたの質問は雨の日のアスファルトとスケートの違いについてだとして話をしたいと思います．

車のタイヤになぜ溝があるのかご存知でしょうか？
あれは雨の日でも滑らないようにするためです．
溝を彫っておくことで，雨の日に水たまりに入っても溝に沿って排水されてタイヤと地面が直接接触できるのです．
滑らないのに必要なことはタイヤとアスファルトの間が完全に乾くことではなくて，タイヤと地面がわずかなりとも直接接触することです．
完全に乾かなくても部分的に水のない部分ができればいいのです．もちろん制動距離は延びますが．
逆に水のない部分が全くなくなってしまうのがハイドロプレーニング現象で，こうなったらもう氷の上を走っているも同然です．
事実水を考えなくてよい晴れの日のF1なんかは溝のないタイヤで走ります．
また，アスファルト舗装自体でこぼこしていて水の逃げ場があります．

アスファルトと靴も同じことです．靴の裏はまったいらではありませんよね？
まぁ，あれは排水のためだけというわけでもないでしょうが．
もし，雨の日にコンクリートむき出しの地面を靴底の擦り減った靴で歩いたり，走ったりしたら…
やるときは気をつけてください．

参考URL：

http://ms.bridgestone.co.jp/hp/bsms_contents?coid=84

お礼

完全に乾いてない以上タイヤとアスファルトが接していても、薄い水の分子が存在することは、スケートと変わらない気がするのですが？？？

すいません、物分かりが悪くて・・・

回答No.8

photonics

＃5の補足です。
スケートの圧力が加わったために氷が溶け，滑るようになると言う説は（今なお世界中で流布していますが）いまでは明確に否定されています。
最近の研究については，たとえば
http://www.geo.hunter.cuny.edu/~hsalmun/ice_phy2day.pdf

をご覧下さい。このサイトは米国物理系学会の会員誌Physics Todayの2005年12月号の論文　Why is ice slippery?（英文）のコピーです。いずれ翻訳（「パリティ」丸善）でも読むことが出来るはずです。

お礼

一応英語は読めるので、理系の内容にならない限度で理解できると思うのですが、残念ながらアクセスできませんでした。

ところでご回答からすると、そもそも氷・雪がすべる理由は間にある水が原因ではないことになって、そもそもわたしの質問の前提自体がひっくり返ることになりますね。

事実今までの回答がほとんど「一般人」「自信なし」だったのですが、いまだになぜ雪氷が滑るかは釈然としていません。

回答ありがとうございました

回答No.7

tadys

単なる水と比べて氷の場合は水の逃げ場がないからではないでしょうか。

スケートなどで氷に圧力を加えると氷が溶けて水になりますが、そのすぐ隣には氷があり水が逃げ出そうとすると凍ってしまうので水が逃げられないと考えられます。
水だけの場合ではこのような制限がないので滑らないのではないでしょうか。
No.1さんが言うように、高速の場合は水が逃げられなくてハイドロプレーン現象が発生しすべるようになります。

お礼

ありがとうございました

回答No.6

Deerhunter

摩擦係数という言葉を使われていたので、ある程度の知識がある方と思いましたが、思い切ってこのように考えては？

ものがすべる、つるつると感じるのは、まず摩擦がすくないからですね。それは以下のケースがあります。

１）表面とーても滑らかなとき
２）すべるもの（例：靴の裏と地面の氷）の間に水などの流れやすいものがあるとき

スケートリンクでスケートを滑るときはの場合は１と２が両方あるんですね。リンクの氷はとても表面が滑らかに作られていますので。一方おなじ氷でも表面ががさがさした氷が地面にできることがありますが（雪国の人ならわかるんですが．．．）この場合は１でも２でもないのでそれほど滑らないと。

まあ、他のかたも書かれているように現実はもっと複雑なのですが。

お礼

ありがとうございました

回答No.5

photonics

氷の表面が滑りやすいのは物と氷の間に水（のようなもの）があることはたしかですが，スキーやスケートの圧力で生じる融点降下はわずかで，リンクの氷温度（多くは-5℃以下）では水にならないはずです。一方，高速で動いているスケート，スキーでは摩擦熱によって氷が溶けることが確認されています。
しかし，ほとんど静止していても滑りやすいのも事実です。さまざまな手法を使った最近の研究によって，氷の表面は（物が乗っていなくても）薄い水の層でおおわれていることがはっきりしてきました。この現象を表面融解と言います。氷に限った現象ではありません。
おそらく摩擦熱と表面融解でスケートが可能な理由が説明できそうですが，この問題はまだきちんと決着したわけではありません。

お礼

ありがとうございました

回答No.4

noname#15728

滑らせるのは水ばかりではないようですよ。
　軽いプラスティックの蓋を平らな机に伏せて押せば、すうっと動きますね。あれは蓋の中に閉じ込められている空気が、蓋と机の接触面にある薄い空気層を逃がさない役を果たしているからだと思われます。蓋に穴を開ければ途端に滑らなくなくなります。
　滑る蓋の現象を応用したゲームのあることは御存知でしょう。強制的に空気圧を高めるホバークラフトなども、きっと同じ原理なのでしょうね。

　雪や氷を踏みつければ圧力により溶けますが、更にそれが閉じ込められる状況にあるとき、滑るのだと思います。底が滑らかで柔らかいゴム靴は、従って良く滑ります。ゴム靴に荒縄をぐるぐる巻いてやれば閉じ込め場所がないので余程滑りにくくなります。

　参考: 「摩擦の話」曾田範宗／岩波新書

お礼

参考になります

ありがとうございました

回答No.3

sanori

なるほど。鋭い観察眼ですね。

水という物質は、この世に存在する物質の中で最も特異な物質と言っても過言ではありません。
固体の方が液体より軽いのですから。
ですから、氷や雪を上から押し付けると、固体が「液体に戻りたい気持ち」を押さえきれず、間に水の皮膜ができて滑ります。
・・・って、そんなことは、おわかりのようですね。
失礼しました。

＃１さんがおっしゃっているように、水でも滑ります。ハイドロブレーニング現象は、知人も体験したことあります。すっごく怖かったらしいです。

蛇足ですが、スタッドレスタイヤは雪面ではノーマルタイヤより制動能力がありますが、雨の日の路面では、ノーマルタイヤより滑ってしまうそうです。

さて、水たまりが最大の疑問ですか？
この理由は単純でして、タイヤが、水の層を通り越して、アスファルト面と接触するからです。
厳密には、ドライの路面と比べて滑るのは当然ですが、なぜ水たまりではあんまり滑らないかの、定性的な説明としては、アスファルトとの直接接触でよいと思います。（潤滑油として水が作用しているぐらいの感じです）

ですから、水たまりが深くて、走行中にタイヤがアスファルト面に届かなければ、すんごく滑ります。ハンドルもききません。
これが、さっき述べたハイドロブレーニングの説明になります。

（参考）
http://www.yomiuri.co.jp/atcars/carlife/20050914vj01.htm

お礼

回答ありがとうございます

補足

アスファルトの件は実は私も考えました。

いわばそれでこの質問が生じたのです。

と言うのは、氷とブレードの間に薄い水の皮膜が出来るから滑ると言うなら、アスファルトと靴の間に薄い水の皮膜が出来てるのになぜ、スケート並には滑らないのだろうという疑問なんです。

アスファルトの場合だって決して靴との間が完璧に乾いて（水分が無くなって）しまうわけではないのに、なぜ氷並には滑らないのかという疑問です

回答No.2

Deerhunter

No 1 の回答をご理解された上で、補足として読んでください。

＞雪や氷がよくすべるのは、物（スキー・スケートなど）との間に溶けた水があるからだと聞いたことがあります。
これは基本的にそのとおりです。つまりスケートの例がわかりやすいですが、スケートのブレードが氷面に押し付けられると、その圧力で氷がとけて、ブレードと氷面の間に薄い水の層ができます。

水は固体と比べて自由に形を変えますから、滑りやすくなるということですね。ですから、寒い日の溶けていない氷は意外と滑りませんよ。

以上簡単に説明しましたが、摩擦の問題は意外と奥が深いです。

お礼

すいません、なぜ水の膜ができるのかではなく、その水の膜はなんで水たまりより滑るかをお教え願えればと思います。

ありがとうございました