氷はどうしてすべりやすいか

北国で摩擦といえば、凍結した地面での靴底やタイヤのスリップ防止です。氷がどうしてすべりやすいか、というのは現在でも研究が行われています。
関与する要因は3つと言われていて、(1)摩擦熱によって水が解けて潤滑する (2)圧力で水が解けて潤滑する (3)表面1nm程度は融点が下がっていて、もともと解けた特殊な水の層(premelting layer)がある
です。圧力をかけると溶ける、というのは水の特殊性です。水分子は水素結合でお互い四面体的につながったネットワークをつくっています。H-O-HのOに水素結合で隣の分子のHが2つくっついています。四面体ネットワークは隙間が多いので、圧力をかけるとネットワークを壊して体積を小さくしようとします。すなわち、氷が水になるということです(厳密には液体というよりアモルファス)。これは氷が水に浮く、すなわち氷の密度が水よりも小さいということの原因でもあります。余談ですが、四面体的につながっている物質は同様の性質を持つことがあり、例えばシリコンもそうです。
最近は(3)の重要性が指摘されるようになっており、たくさん論文が出ています。
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2304148120
によれば、premelting layer の発案者はマイケル・ファラデーだそうです。
スリップ防止は実用上極めて重要です。premeting layerにしても薄い水の層にしても、速く滑らせるとより動きやすくなるため(粘度がせん断速度に依存、液体が薄くなるとレオロジー的な考え方をしないといけません)、ゴムなど変形できる弾性体を使って動きの一部を水(アモルファス氷)が動くよりも速く吸収してあげると滑りにくくなる、ということからゴム底やゴムタイヤの表面形状が重要になってきます。ゴム突起の形状を工夫して、摩擦を確保するために接触面積はあるが、小さい力で変形できるように小領域に分かれた柔らかいゴムが使われます。このへんは計算が速くなったので、計算と実験を照らし合わせて開発が行われていると思います。
車のタイヤは製品によって氷上のグリップ力が違います。シェアに現れています。おそらくタイヤ表面から奥に向かって材質も変えているのではないかと思います。
https://motor-fan.jp/stylewagon/article/21547/

英語は https://icyroadsafety.com/winter-tires.shtml から。
rheology レオロジー (あまり使いませんが、訳すなら「粘弾性学」)
myth(s) ミす 神話、作り話
the silver-bullet solution (狼男や吸血鬼を倒す)銀の弾丸のような解決策
“I put them to the test on all types of road icing, from snow to sleet to freezing rain.”
sleet みぞれ level 14
freezing rain 氷雨(ひさめ、文字通りですね)
grip グリップ、握ること
“winter tires grab and keep the vehicle moving with few issues.”
grab 捕まえる、こころをつかむ level 4
vehicle ヴィークる 乗り物
brake ブレイク 日本語の「ブレーキ」、歯止め。 break と同音です。
“I can assure you that winter tires will slide on ice with little provocation! ”
assure 保証する
provocation 挑発、怒らせる原因 an action or event that makes someone angry or upset, or is intended to do this (LDOCE)
例 She has a tendency to burst into tears with provocation. 彼女はやいやい言われるとすぐ泣くくせがある。
ここは大した理由もなくスリップする、という意味でしょう。
ice rink 氷の(スケート)リンク rink だけでスケートリンク、ホッケーリンクなどを指します。level 10
“If you exceed that margin, you will slide and lose control in the same manner as you would with all-season tires.”
exceed 超過する
margin マージン 1 余白 2 余裕 3 時間の差 4 縁(ふち) 5 最低限、限界 6 利ざや(売値と買値の差)
“In many northern-latitude locations such as Canada, winter tire use could be mandated by law.”
location 位置
mandate 「マ」ンデイト 命令、権限

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