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¿Por qué resbala el hielo? Las teorías sobre la presión, la película de agua y la fricción en 170 años

Categoría: Naturaleza

"El hielo se derrite por la presión de la cuchilla del patín, y por eso deslizamos". Esta explicación ha sido creída durante mucho tiempo [2]. Sin embargo, es posible patinar incluso a temperaturas de -30°C. Si el deslizamiento dependiera únicamente del derretimiento por presión, no podríamos patinar sobre hielo tan frío.

De hecho, se han encontrado ejemplos de una capa de agua en la superficie del hielo incluso a -100°C [1]. La razón por la que el hielo es resbaladizo ha cambiado varias veces durante más de 170 años desde la primera hipótesis, y los investigadores aún no han llegado a un consenso. En este artículo entenderemos cómo ha evolucionado la respuesta y qué puntos hay en común sobre esa capa superficial de agua.

1. ¿Explica de verdad el derretimiento por presión por qué resbala el hielo?

La cuchilla de los patines de hielo es muy fina, y todo el peso del cuerpo recae sobre esa superficie estrecha. Cuando el hielo se presiona fuertemente, comienza a derretirse incluso a temperaturas inferiores a 0°C. Por lo tanto, la explicación de que "el hielo bajo la cuchilla se derrite formando una película de agua que permite deslizarse" fue propuesta en el siglo XIX y ha sido aceptada durante mucho tiempo [2].

No obstante, al realizar cálculos, se observa que el descenso del punto de fusión es pequeño. En un ejemplo de cálculo presentado en la revista Physics Today, incluso si se aplica una presión de 466 atmósferas bajo la cuchilla, el punto de fusión del hielo solo baja a aproximadamente -3.5°C [2]. Es importante aclarar que las 466 atmósferas son un ejemplo teórico y no significan que los patines reales siempre generen esa presión.

Según este cálculo, el derretimiento por presión solo ocurre cuando el hielo está más caliente que -3.5°C. Entonces, ¿cómo se deslizan las personas sobre hielo más frío que ese?

2. Por qué la teoría de la presión falla con hielo a -30°C

Se dice que la temperatura del hielo preferida por los atletas es de aproximadamente -5.5°C para el patinaje artístico y de unos -9°C para el hockey sobre hielo [2]. Ambas temperaturas son más frías que el límite calculado anteriormente (-3.5°C). Además, se puede practicar patinaje incluso en climas de -30°C [2].

Si es posible deslizarse sobre hielo más frío que el rango de temperatura donde la presión provoca derretimiento, podemos deducir que la razón del deslizamiento no es únicamente la presión.

La siguiente pista vino de un fenómeno diferente: no el deslizamiento en sí, sino el hecho de que los trozos de hielo se pegan entre sí.

3. La película de agua que cubre la superficie del hielo según Faraday

En 1850, Faraday observó el fenómeno de que los trozos de hielo se unen al presionarlos. A partir de esto, pensó que la superficie del hielo podría estar siempre cubierta por una fina película de agua, incluso a temperaturas inferiores a 0°C [1]. Se explica que el hecho de que los hielos se peguen o que las bolas de nieve se compacten se debe a que la capa de agua intercalada vuelve a congelarse [1].

Esta idea fue comprobada directamente mediante experimentos en 1987. Un equipo dirigido por Yoshinori Furukawa del Instituto de Ciencias de Baja Temperatura de la Universidad de Hokkaido examinó la superficie del hielo utilizando un método llamado análisis de polarización basado en la reflexión de luz láser, confirmando que existe una capa de agua incluso por debajo del punto de fusión. Dependiendo del estado del hielo, se ha encontrado esta capa incluso a -100°C [1].

El grosor de la capa de agua varía con la temperatura: cuanto más frío, más delgada es [1]. Mediciones realizadas con instrumentos muy precisos han arrojado valores que van desde aproximadamente 12 nanómetros (a -24°C) hasta unos 70 nanómetros (a -0.7°C) [2]. Un nanómetro es una millonésima parte de un milímetro. Si consideramos que el grosor de un cabello humano es de 0.1 mm, los 70 nanómetros equivalen a aproximadamente 1/1400 de ese grosor. Sin embargo, hay informes donde la estimación del grosor difiere en más de dos órdenes de magnitud dependiendo del método de medición y la interpretación, por lo que no existe un valor único definitivo [6].

Una de las razones por las que es difícil hacer bolas de nieve con nieve polvo es que la capa superficial de agua es muy delgada debido a la baja temperatura [1]. Además, el fenómeno de fusión superficial no es exclusivo del hielo; según la misma explicación, en metales cerca de su punto de fusión también se forma una película líquida delgada en la superficie, lo que debería hacerlos lisos como el hielo [1].

La existencia de esta capa de agua ya está comprobada. La pregunta restante es: ¿cómo se forma esa capa?

4. ¿Crea el calor de la fricción la película de agua al deslizarse?

¿La capa de agua existe desde antes o se crea al deslizarse? Otra teoría principal es el calor por fricción. Cuando un objeto se mueve rápidamente sobre el hielo, los puntos de contacto se calientan localmente. En experimentos realizados por Colbeck y otros, se observó que la temperatura del hielo aumentaba a medida que subía la velocidad, lo cual coincidía con el calentamiento por fricción local [2].

En 2018, un equipo de la Universidad de Ámsterdam y el Instituto Max Planck de Polímeros investigó la fricción sobre el hielo y reportó que la movilidad de las moléculas de agua en la superficie está relacionada con la facilidad para deslizarse [3]. Lo llamativo de esta investigación es que la temperatura a la que la fricción es menor fue de -7°C. Se dice que también hay casos en los que el hielo de las pistas de patinaje de velocidad se mantiene exactamente a esa misma temperatura, -7°C [3].

¿Qué ocurre entonces con el hielo más caliente? Entre -7°C y 0°C, el hielo es más blando y los objetos se hunden profundamente en él, lo que dificulta deslizarse, según se explica [3].

Esta investigación no se centra tanto en una "película" de agua, sino en la movilidad de las moléculas de agua superficiales. Las moléculas superficiales, conectadas solo por dos enlaces de hidrógeno, pueden moverse rodando como pequeñas esferas debido a la vibración térmica. Esta movilidad se presenta como la causa de que el hielo resbale [3].

Sin embargo, en 2025, surgió otra respuesta diferente.

5. La hipótesis de 2025 sobre el hielo resbaladizo y por qué sigue abierta la pregunta

En 2025, los investigadores de la Universidad del Sarre, liderados por Müser, publicaron que ni la presión ni la fricción son tan importantes como se creía [4]. Las moléculas de agua están eléctricamente polarizadas y tienen una orientación (dipolo). En las simulaciones del equipo de investigación, los dipolos de la superficie del objeto tocado y los dipolos de las moléculas de hielo se atraen; al deslizarse, los enlaces entre moléculas se reorganizan, el cristal se desordena y se forma una capa similar a un líquido. Esta es la nueva explicación, aunque todavía está en fase de hipótesis [4].

¿Significa esto que el debate ha terminado? No necesariamente. Según un artículo de Quanta Magazine de diciembre de 2025, muchos investigadores reconocen que existe una capa fina similar al agua, pero hay múltiples hipótesis sobre su origen, y otras voces han presentado objeciones o perspectivas diferentes respecto a la nueva teoría [5].

Presión, calor por fricción, movimiento molecular superficial, orientación eléctrica. Aunque la respuesta ha cambiado con el tiempo, muchos investigadores reconocen que existe una capa similar al agua en la superficie del hielo cerca de su punto de fusión. Lo que ha ido cambiando es "por qué" se forma esa capa.

A pesar de ser un material tan familiar como el hielo, aún quedan preguntas sin resolver. Esa es precisamente la parte interesante de esta historia.

6. Experimento casero: unir dos cubitos de hielo como hizo Faraday

Puedes probar la pista de Faraday en casa. Saca 2 cubitos de hielo del congelador y colócalos sobre un plato. Presiona suavemente las caras planas entre sí durante unos 10 segundos, sepáralos con cuidado y observa si se han pegado.

Si se pegan, se explica porque el agua atrapada entre ellos volvió a congelarse [1]. Los resultados varían según la temperatura del hielo y si su superficie está mojada, por lo que si no se pegan, no es un fracaso. Una forma de comparar es probar con hielo recién sacado y con hielo dejado reposar un tiempo para que su superficie esté húmeda.

Advertencia: El hielo está muy frío; no lo sostengas durante mucho tiempo. Si en la biblioteca encuentras libros o artículos en español sobre la resbaladice del hielo, fíjate en el año de publicación y qué teoría presentan (presión, capa superficial, fricción, movimiento molecular o dipolos eléctricos). Así podrás ver con tus propios ojos cómo ha cambiado la respuesta a lo largo de la historia.

Fuentes

  1. Instituto de Ciencias de Baja Temperatura de la Universidad de Hokkaido, "La puerta de la ciencia de la nieve y el hielo" (OriOri vol.28) por Yoshinori Furukawa https://www2.lowtem.hokudai.ac.jp/pdf/04oriori28.pdf (Explica las ideas de Faraday, mediciones directas en 1987, grosor de la capa, bolas de nieve y fusión superficial en metales.)
  2. Physics Today, "Why is ice slippery?" https://physicstoday.aip.org/features/why-is-ice-slippery (Presenta cálculos de fusión por presión, temperaturas de hielo deportivo, mediciones del grosor de la capa y experimentos de calor por fricción.)
  3. phys.org (proporcionado por Max Planck Society), "The slipperiness of ice explained", 2018 https://phys.org/news/2018-05-slipperiness-ice.html (Reporta sobre fricción en 2018, temperatura óptima de -7°C y movilidad molecular.)
  4. Noticias de la Universidad del Sarre (29 de agosto de 2025), "Why we slip on ice" https://www.uni-saarland.de/en/news/why-we-slip-on-ice-physicists-challenge-centuries-old-assumptions-39295 (Describe la teoría de los dipolos eléctricos propuesta en 2025.)
  5. Quanta Magazine, "Why Is Ice Slippery?", diciembre de 2025 https://www.quantamagazine.org/why-is-ice-slippery-a-new-hypothesis-slides-into-the-chat-20251208/ (Aborda el consenso sobre la existencia de la capa y las disputas sobre su origen.)
  6. "Key Physics of Ice Premelting" (revisión en arXiv) https://arxiv.org/html/2509.13221v1 (Indica que las estimaciones del grosor de la capa varían significativamente según el método de medición.)