Física

Por que o gelo é escorregadio: a pressão sozinha não explica, e a origem da camada de água ainda é debatida

Publicado em 12/10/2026 · Última alteração em 12/10/2026

Assuntos: Ciência do cotidiano

O gelo escorrega porque sua superfície tem uma camada fina de moléculas com mobilidade de líquido, que lubrifica o contato. A explicação escolar, a pressão do patim derretendo o gelo, não funciona bem abaixo de −3,5 °C, embora se patine a −30 °C. Hoje se discute quanto vem do pré-derretimento descrito por Faraday em 1850, quanto do calor do atrito e se a desordem do cristal pelo deslizamento também conta.

Pré-derretimento é a formação, abaixo de 0 °C, de uma camada de moléculas desordenadas na superfície do gelo, às vezes chamada de camada quase líquida. A superfície é instável porque suas moléculas têm menos vizinhas para se ligar. Líquidos escorregam porque suas moléculas se movem; por isso a pergunta sobre o gelo se reduz a como surge essa camada e quão espessa ela é em cada temperatura. Pressão e atrito são as duas outras causas propostas: a pressão baixa o ponto de fusão, e o atrito gera calor. Cada uma pesa de modo diferente conforme a temperatura, a velocidade e o material que desliza sobre o gelo.

Faraday ficou de lado por quase um século

Faraday descreveu em 1850 a camada de água sobre o gelo, mas o argumento de James Thomson, que atribuía tudo à pressão, prevaleceu. Só em 1949 um cientista moderno, C. Gurney, voltou a propor que um filme líquido da própria superfície ajuda a explicar a escorregadia.

A pressão: a explicação que ficou famosa e falha no frio

Em 1886 Joly calculou que a lâmina concentra cerca de 466 atmosferas e derrete o gelo a −3,5 °C. Mas se patina e esquia bem abaixo disso, até −30 °C, e cálculos de Bowden e Hughes mostram que o peso de um esquiador é pequeno demais para mudar o ponto de fusão de modo relevante. A pressão pode contar perto de 0 °C; como explicação única, não se sustenta.

O atrito: o experimento de 1939 e a objeção

Bowden e Hughes mediram atrito numa caverna de gelo em Jungfraujoch (Suíça). O metal, que conduz melhor o calor, deslizou com mais atrito que a madeira, o que indicava derretimento por calor do atrito. A objeção é que o gelo já escorrega parado e que o calor derrete o gelo atrás do patim, não à frente. Um experimento do grupo de Bonn não achou dependência da velocidade.

Como sabemos que a superfície do gelo é diferente por dentro

Faraday mostrou que dois blocos de gelo se soldam ao se tocar. Depois vieram medições: microscopia de força atômica indicou camada de até 12 nm a −24 °C e 70 nm a −0,7 °C; espectroscopia e simulação, desordem na primeira camada a cerca de −90 °C. Os métodos divergem, porque impurezas e condições mudam o resultado, e comparar os valores exige cuidado.

O que ainda se discute

Simulações de 2022 sugerem que pré-derretimento, pressão e atrito atuam juntos. Em 2025, um grupo alemão propôs que o deslizamento desorganiza o cristal sem derreter; outro físico acha que isso vale só para velocidades altas. Uma pré-publicação de 2026 volta a dar peso ao atrito, sem fusão. Parte do desacordo é de vocabulário, e os experimentos de laboratório ainda não separam as hipóteses.

Como sabemos

A história e as medições estão em fontes lidas, mas o mecanismo dominante segue em debate e parte do estado atual vem de simulações e de uma pré-publicação lida só no resumo.

Em debate: Pressão, atrito, pré-derretimento e amorfização mecânica são propostos; simulações indicam combinação, e há desacordo sobre o peso de cada um e sobre a própria necessidade de água.

• Fato estabelecido: Em 1886 o engenheiro John Joly aplicou a ideia de que a pressão baixa o ponto de fusão do gelo ao patim: calculou cerca de 466 atmosferas sob a lâmina, o que corresponderia a fusão a −3,5 °C. [1] seção "Pressure melting"
  Contexto: Cálculo histórico de Joly para a lâmina de um patinador, citado em artigo de revisão. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Fato estabelecido: Patinar e esquiar é possível em temperaturas muito abaixo de −3,5 °C, onde a fusão por pressão não chega: há relatos de patinação e cera de esqui para −30 °C. [1] seção "Pressure melting"
  Contexto: Argumento clássico contra a explicação só pela pressão. · A temperatura ótima para patinação artística (−5,5 °C) e hóquei (−9 °C) também está no artigo. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Consenso científico: A pressão de um esquiador sobre a neve é pequena demais para alterar de modo significativo o ponto de fusão do gelo, segundo cálculo de Bowden e Hughes (década de 1930). [2] seção "Hypothesis 1: Pressure"
  Contexto: Esquiador médio sobre gelo ou neve em temperaturas bem abaixo de 0 °C. · Limitações: A pressão pode ter papel perto de 0 °C: segundo Rosenberg, ela só "pareceu" importar perto do ponto de fusão. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Fato estabelecido: Em 1939, Bowden e Hughes mediram o atrito de madeira e metal sobre gelo numa caverna escavada no gelo em Jungfraujoch (Suíça) e concluíram que o calor do atrito derrete o gelo: o metal, que conduz melhor o calor, deu atrito maior. [1] seção "Frictional heating"
  Contexto: Experimentos a no máximo −3 °C na caverna, com temperaturas menores obtidas com gelo-seco e ar líquido. · Limitações: A conclusão é a dos autores de 1939; a explicação por atrito é contestada hoje (a5). · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Em debate: Parte dos físicos contesta o atrito como causa principal: o gelo já escorrega antes de qualquer movimento, e o calor do atrito derrete o gelo atrás do patim, não à frente dele. [2] seção "Hypothesis 2: Friction"
  Contexto: Opinião do físico Daniel Bonn (Universidade de Amsterdã), citada em reportagem da Quanta. · Limitações: Outros grupos, em simulações, encontram contribuição do atrito a temperaturas mais baixas (a12). · Debate publicado entre especialistas; não é negação de consenso por desinformação. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Interpretação: Num rinque microscópico montado pelo grupo de Bonn, a escorregadia do gelo não dependeu da velocidade, o que sugere que o aquecimento por atrito, que cresceria com a velocidade, não é o que torna o gelo escorregadio. [2] seção "Hypothesis 2: Friction"
  Contexto: Experimento com um disco de metal girando sobre gelo; descrito em reportagem, sem o artigo original lido. · Limitações: Fonte de segunda mão para o experimento; o artigo de Bonn e colegas não foi aberto. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Fato estabelecido: Em 7 de junho de 1850, Michael Faraday expôs na Royal Institution experimentos sobre regelação, o congelamento conjunto de dois cubos de gelo que se tocam; ele atribuiu o efeito a um filme de água na superfície, ideia que hoje chamamos de pré-derretimento. [1] seção "Melting below zero"
  Contexto: O texto de Faraday foi publicado em 1859; James Thomson defendeu que a regelação era efeito da pressão. · Limitações: A reportagem da Quanta data a observação de Faraday em 1842; este post segue a revisão de Rosenberg (Physics Today), que cita o discurso de 1850. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Fato estabelecido: A ideia de Faraday ficou de lado por quase um século: só em 1949 um cientista moderno, C. Gurney, voltou a propor que um filme líquido intrínseco da superfície tem papel na escorregadia do gelo. [1] seção "Melting below zero"
  Contexto: Narrativa histórica do artigo de Rosenberg (2005). · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Consenso científico: Os cientistas em geral aceitam que a camada líquida existe, ao menos perto do ponto de fusão, e a explicação usual é que as moléculas da superfície têm menos vizinhas para se ligar e por isso se movem mais livremente que no cristal; discordam sobre o papel dela na escorregadia. [2] seção "Hypothesis 3: Premelting"
  Contexto: Vale perto de 0 °C; abaixo disso a existência e a espessura dependem do método (a10, a11). · Limitações: Parte dos autores desconsidera a lubrificação por água (ver f3, introdução). · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Estimativa: Medições com microscópio de força atômica indicaram uma camada líquida de, no máximo, 12 nm a −24 °C e 70 nm a −0,7 °C; a camada era mais grossa com sal presente. [1] seção "Measuring thickness"
  Contexto: Medição de Döppenschmidt e Butt (1998) em gelo; valores são limites superiores, não espessura exata. · Limitações: Métodos diferentes (RMN, raios X, retroespalhamento de prótons, regelação) dão espessuras diferentes e são difíceis de comparar; impurezas podem explicar parte da variação. · Limite superior de um único método; não é "a" espessura da camada. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Estimativa: Espectroscopia e simulação indicam que a camada mais externa do gelo já fica desordenada por volta de −90 °C e a segunda camada por volta de −16 °C, de modo gradual, uma bicamada por vez. [5] Conspectus
  Contexto: Gelo em equilíbrio com o vapor; os autores distinguem a camada desordenada de "gotas" e "filmes" quase líquidos, que só surgem fora do equilíbrio perto de −2 °C. · Limitações: Lido apenas o resumo (Conspectus); as temperaturas vêm de simulação combinada com espectroscopia de geração de soma de frequências. · Conferida na fonte (resumo), conferência automatizada
• Evidência forte: Simulações moleculares de 2022 indicam que o atrito do gelo resulta de uma combinação de pré-derretimento espontâneo, fusão por pressão e aquecimento por atrito, com filmes de cerca de 1 nm bastando para lubrificar. [3] Resumo
  Contexto: Dinâmica molecular com deslizador atomicamente liso entre 230 e 266 K; os resultados mudam com o material do deslizador (hidrofóbico ou hidrofílico). · Limitações: São simulações com superfícies idealizadas; os autores admitem que a aplicação da hidrodinâmica a essas escalas é discutível. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Hipótese: Uma simulação de 2025 da Universidade do Sarre propõe outra origem: o deslizamento destrói mecanicamente a ordem cristalina do gelo e forma uma camada amorfa, sem fusão termodinâmica, mesmo a temperaturas muito baixas. [4] Resumo
  Contexto: Simulações de gelo deslizando sobre gelo e sobre superfícies de diferentes afinidades pela água; publicado em Physical Review Letters 135, 066204 (2025). · Limitações: Resultado de simulação, não de medição; outro físico da área acha que a amorfização só ocorre em velocidades altas. · Hipótese recente em discussão; não é consenso. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Em debate: O físico Luis MacDowell confia nos resultados dessa simulação, mas pensa que a amorfização só ocorre em velocidades de deslizamento altas, e os autores discordam; simular velocidades baixas exige muito poder de cálculo. [2] seção "A Consensus Kept on Ice"
  Contexto: Divergência entre especialistas relatada na Quanta (dez/2025). · Divergência real entre especialistas, relatada por reportagem; os autores discordam de MacDowell. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Hipótese: Uma pré-publicação de 2026 simula o contato gelo-vidro e conclui que o filme de pré-derretimento existe sem deslizamento, mas que o quanto ele escorrega depende do aquecimento por atrito, sem fusão, como propuseram Bowden e Hughes em 1939. [6] Resumo (abstract) no arXiv
  Contexto: Simulação de gelo contra vidro, com extrapolação por modelo de aquecimento; versão 4 no arXiv (7 out 2026). · Limitações: Lido apenas o resumo; estado de publicação em periódico não verificado por nós. Os próprios autores deixam em aberto neve e outros materiais. · Pré-publicação, lida só no resumo; tratar como hipótese em avaliação. · Conferida na fonte (resumo), conferência automatizada

Fontes

1. Physics Today (AIP Publishing) — Why Is Ice Slippery?
   Rosenberg, R. · 2005-12-01 · Revisão ou síntese científica · lida na íntegra · consultada em 12/10/2026 DOI 10.1063/1.2169444
2. Quanta Magazine (Simons Foundation) — Why Is Ice Slippery? A New Hypothesis Slides Into the Chat.
   Rowińska, P. · 2025-12-08 · Divulgação científica · lida na íntegra · consultada em 12/10/2026
3. Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) — Ice friction at the nanoscale
   Baran, Ł.; Llombart, P.; Rżysko, W.; MacDowell, L. G. · 2022-11-28 · Artigo científico original · lida na íntegra · consultada em 12/10/2026 DOI 10.1073/pnas.2209545119
4. Saarland University / Physical Review Letters 135, 066204 (versão no arXiv 2402.10843) — Cold self-lubrication of sliding ice
   Atila, A.; Sukhomlinov, S. V.; Müser, M. H. · 2025 · Artigo científico original · lida na íntegra · consultada em 12/10/2026 DOI 10.1103/1plj-7p4z
5. Accounts of Chemical Research — The Surface of Ice under Equilibrium and Nonequilibrium Conditions
   Nagata, Y.; Hama, T.; Backus, E. H. G.; Mezger, M.; Bonn, D.; Bonn, M.; Sazaki, G. · 2019-03-29 · Revisão ou síntese científica · lido só o resumo · consultada em 12/10/2026 DOI 10.1021/acs.accounts.8b00615
6. arXiv (cond-mat.mtrl-sci), pré-publicação, v4 de 7 out 2026 — Why ice is so slippery
   Bore, S. L.; Persson, B. N. J.; Sveinsson, H. A. · 2026-03-12 · Artigo científico original · lido só o resumo · consultada em 12/10/2026 DOI 10.48550/arXiv.2603.11539

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