Schlittschuhfahren: Wie Kufen über glattes Eis kurfen

Menschen rutschen schon immer über Gefrorenes. Mühelos laufen Schlittschuhe auf dem Eis. Was dem sanften Gleiten physikalisch zugrunde liegt, ist noch immer nicht gänzlich geklärt. Nun präsentieren französische Forscher eine neue Studie. Eis sei deshalb so rutschig, weil der dünne Wasserfilm darauf zähflüssig wie Öl ist und dadurch ein gutes Gleitmittel darstelle, berichten sie im Fachmagazin „Physical Review X“.

Dünner Wasserfilm macht's möglich

Dass ein dünner Wasserfilm auf der Eisoberfläche das Gleiten mit Schlittschuhen oder Kufen möglich macht, darüber herrscht unter Wissenschaftlern allgemeine Einigkeit. Doch obwohl der Vorgang seit mehr als 150 Jahren untersucht wird, ist der genaue Mechanismus bis heute umstritten. „Die geringe Reibung des Eises bleibt jedoch paradox und entgegen der Erwartung, da flüssiges Wasser aufgrund seiner geringen Zähflüssigkeit üblicherweise als schlechtes Gleitmittel angesehen wird“, schreiben die Forscher um Lydéric Bocquet und Alessandro Siria vom Forschungsinstitut ENS in Paris.

Schmelzwasser mit Stimmgabel untersucht

Sie verwendeten eine Vorrichtung aus Aluminium in Form einer Stimmgabel, an der sie ein Kügelchen aus Borosilikatglas mit einem Durchmesser von 1,5 Millimetern anbrachten. Mittels elektromagnetischer Anregung und unter Ausnutzung der Eigenschwingungen der Stimmgabel maßen verschiedene Sensoren die Schwingungsbewegung der Glaskugel. Beim Gleiten der Kugel über Eis konnten die Forscher die mechanischen Eigenschaften des Schmelzwassers bis in die Größenordnung von Nanometern (Millionstel Millimetern) untersuchen.

Kälteres Eis ist rutschiger

Dabei stellten Bocquet, Siria und Kollegen fest, dass die Reibung des Eises mit der Temperatur (minus 15 bis null Grad) zunahm - kälteres Eis ist also rutschiger. „Die Zunahme der Zähflüssigkeit mit der Temperatur kann als zunehmende Dichte von Eisfragmenten interpretiert werden, wenn das Eis nahe dem Schmelzpunkt weicher wird“, erläutern die Physiker. Die Tiefe der Kugel im Eis, und damit der Druck, der auf das Eis ausgeübt wird, spielte fast keine Rolle dafür, wie zähflüssig der Wasserfilm war.