Voor de beste ervaring schakelt u JavaScript in en gebruikt u een moderne browser!

Schaatsen is een favoriet Nederlands tijdverdrijf. Iedereen kan het, maar natuurkundigen beginnen pas langzaam te begrijpen wat de onderliggende processen zijn. In een ‘News and Views’-artikel dat deze week in het tijdschrift Nature verscheen, legt natuurkundige Daniel Bonn uit wat er bekend is en wat er onbekend is aan de fysica van het schaatsen.

Schaatser Arjen van der Kieft
Hoe glijdt een schaatser over het ijs? Foto van schaatser Arjen van der Kieft, fotograaf Naomi Schlager. Bron: Wikimedia Commons.

Het grootste natuurkundige mysterie achter het schaatsen is de vraag waarom ijs zo glad wordt als je er een schaats op zet. Het antwoord lijkt misschien eenvoudig: een laag water vormt zich tussen de schaats en het ijs, en fungeert als glijmiddel waardoor de schaats met heel weinig weerstand over het ijs kan bewegen. Zo eenvoudig kan het echter niet zijn – als dat alles is, waarom kunnen we dan niet schaatsen op een natte weg of een net gedweilde keukenvloer?

Dik smeermiddel

Bonn: ‘We beginnen te ontdekken dat de laag die zich tussen het ijs en de schaats vormt noch vloeibaar water, noch vast ijs is. De laag is stroperig: net als een dik smeermiddel kun je het niet gemakkelijk uit de ruimte tussen de schaats en het ijs persen. Tegelijkertijd is de laag glijmiddel erg elastisch. Het is die bijzondere combinatie van eigenschappen die uiteindelijk maakt dat we kunnen schaatsen.’

In zijn artikel refereert Bonn aan een recent experiment dat gedaan werd door een groep Franse natuurkundigen. De fysici verbonden een klein glazen kraaltje met een trillend stuk metaal dat lijkt op een grote stemvork. Door het glazen bolletje te laten ‘schaatsen’ over een stuk ijs, en te meten hoe de frequentie van de stemvork verandert, konden de experimentatoren heel precies de eigenschappen van de ontstane laag glijmiddel in kaart brengen.

Pas het begin

Bonn: ‘Experimenten als dit beginnen ons te laten zien waarom schaatsen bijna alleen op ijs kan. Er zijn tegelijkertijd nog allerlei onbeantwoorde vragen. Vormt de laag die is bestudeerd zich zo snel dat het ijs direct glad wordt als een schaatser erop stapt? En waarom is –7°C eigenlijk de optimale schaatstemperatuur? IJsbanen worden wereldwijd precies op die temperatuur gehouden, om de eenvoudige reden dat we weten dat dat het best werkt. We zouden heel graag begrijpen waarom.’

Referenties

  • The physics of ice skating, D. Bonn, Nature News & Views, 16 December 2019.
  • Nanorheology of Interfacial Water during Ice Gliding, L. Canale, J. Comtet, A. Niguès, C. Cohen, C. Clanet, A. Siria, and L. Bocquet, Phys. Rev. X 9, 041025.