Почему ледоруб цепляется неглубоко, а держит надежно

Тонкое стальное острие, загнанное в ледяную стену всего на несколько сантиметров, способно выдержать полный вес человека. То же самое положение может взорваться от одного неаккуратного удара кошкой. Разница кроется в том, как лед на микроскопическом уровне распределяет, а затем внезапно сбрасывает механические напряжения.

Альпинисты вбивают ледоруб в поликристаллический лед — мозаику из зерен и границ между ними. Когда острие проникает в лед, оно создает локальное поле напряжений, которое сжимает лед перед самым кончиком и фиксирует его за счет трения и сдвига. Механика разрушения показывает: если мелкие поверхностные трещины остаются короче критической длины, коэффициент интенсивности напряжений недостаточно велик для полного излома, и нагрузка передается на компактную замкнутую ледяную «арку» вокруг инструмента.

Проблемы начинаются, когда сила перестает действовать как чистое растяжение вдоль этой арки. Боковой рывок, поворот кисти или резкий удар кошками могут изменить направление вектора напряжений и «включить» уже существующие микротрещины или воздушные пузырьки. Эти дефекты концентрируют напряжения, увеличивают локальную упругую энергию и запускают хрупкое разрушение. Поскольку лед обладает низкой трещиностойкостью и слабо деформируется пластически, он не подает альпинисту предупреждающих сигналов: как только микротрещины соединяются через несколько зерен, несущая оболочка разрушается, и точка страховки срывается мгновенно.

loading...