Особености на преместването науката за триенето Досие

Файл - Материя и материали, от какво е направен светът ?

Етиен Гуйон

Професор почетен

Публикувано на 12/05/2010

Променено на 20/10/2017

Публикувано на 05/12/2010 - Променено на 20/10/2017

Материалите представляват чувствителния хоризонт на нашия живот. Ние ги оформяме, обработваме, използваме. Ясно е едно: живото и неживото, естественото и изкуственото, независимо от размерите им, са съставени от материя, получена от комбинацията от атоми, организирани в структури, спирали или гънки от молекули.

Материя и материали, от какво е направен светът ?

Материя в различни мащаби: разпръсната материя

Времеви скали: материя, свидетел на минаващото време

Особености на изместването: науката за триенето

Материал за преместване: семена и пътнически зърна

Носим материал: интелигентен текстил

Материя и материали, книгата на автора

Разтривайте, търкаляйте, плъзгайте, спирайте. колко ежедневни примера можем да намерим за тези прости действия ! Подвижното превозно средство, подобно на пълзящата змия, напредва, като търка опора. Приложната наука за триене, наречена трибология и която се основава на основните понятия за адхезия и адхезия, дава възможност да се опишат по-добре някои аспекти на изместването, като се посочат някои универсални принципи.

особености

Придържайте се или търкайте ?

Леонардо да Винчи е първият, който извършва научно изследване на триенето, наблюдавайки плъзгането на блок, поставен върху наклонена равнина (фиг. 1а). Той отбеляза, че силата на триене е пропорционална на теглото. По този повод той направи изумително и парадоксално наблюдение: паралелепипедни кристали и аморфни твърди вещества
В мащаб. "data-image =" https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/e/6/8/e6888a7dfb_82227_solide.jpg "data-url ="/science/definitions/chemistry-solid-15332/"data-more =" Lire la suite "> твърдото винаги се плъзга от същия граничен ъгъл на наклона на земята, независимо от лицето, върху което е поставено: следователно няма значение размерът на контактната повърхност !

Адхезията на едно твърдо вещество към друго се характеризира просто чрез използване на книга, поставена на маса (фиг. 1б). Той не се движи, докато остава хоризонтален. Той не потъва повече, защото теглото му - да го наречем P - се балансира от реакционните сили от масата.

Нека издърпаме книгата, като я завържем с връв, която стърчи от масата, свързана с маса в другия край. Докато силата, упражнявана от Т, остава слаба, книгата остава неподвижна. Следователно има други сили на нивото на контакт с масата, които се противопоставят на движението. Книгата започва да се плъзга, когато силата надвиши гранична стойност T '. Ако поставим втора книга на първата, стойността, необходима за привеждане на товара в движение, се удвоява: съотношението на опън към тегло µS = T '/ P е еднакво и в двата случая и се нарича коефициент на статично триене. Характеризира адхезията. Друг начин за измерване на µS е накланянето на масата: в този случай част от теглото на книгата натиска върху масата, друга я издърпва надолу (фиг. 1в). Докато ъгълът на наклона не е твърде голям, книгата ще остане неподвижна. Ъгълът Ø, при който книгата започва да се плъзга, също характеризира адхезията към масата чрез отношението µS = тен Ø. Този коефициент зависи само от естеството на материалите в контакт. Нито зоната на контакт, нито товарът оказват влияние върху него.

Какво се случва, ако наклонът на масата се увеличи допълнително? Книгата се изплъзва, още по-бързо, тъй като тези стойности са надвишени. Тогава явление, наречено триене, се противопоставя на движението. Неговият ефект може да бъде измерен по метод, подобен на този, използван за определяне на коефициента на адхезия µS. Човек нарича T '' минималната сила на опън, позволяваща да се поддържа плъзгащото движение на твърдото тяло, а N компонентът на тежестта, перпендикулярна на опората. Съотношението µD = T ''/N на силата на опън и тегловния компонент е динамичният коефициент на триене.

Таблица 1. Стойностите на коефициента на статично триене, свързани с границата на приплъзване, са по-високи от тези, съответстващи на динамичното триене. Тези стойности могат да варират в зависимост от условията на интерфейса.

Таблица I дава примери за големина на статични µS и динамични µD коефициенти на триене. Имайте предвид, че µD винаги е по-малко от µS: по-лесно е да натиснете нещо, което вече се движи, отколкото да го приведете в движение! Това може да се види, когато книгата се плъзне: тя не спира, когато ъгълът на наклона се върне към първоначалната си стойност. Това се обяснява с факта, че в покой микроскопичните контакти между две твърди вещества се смачкват с течение на времето, увеличавайки адхезията. Напротив, когато едно твърдо вещество е в движение, неговата кинетична енергия му позволява да преодолява малките срещани препятствия.

Как се залепват или трият две твърди вещества ?

Адхезията между двете твърди вещества се обяснява с две явления, които се случват в различни мащаби. Първата скала е тази на грапавостта на повърхността на материалите, тоест дефекти на плоскостта. Тези дефекти са причина за заплитане на органични вещества, азотни вещества и др.
Има различни семейства като:

В много малък мащаб (този на атомите) възниква феноменът на молекулярна адхезия, който идва от микроскопични сили (наречени Те първоначално са имали. "Data-url ="/Sciences/Definitions/chimie-force-van-der-waals- 4979/"data-more =" Прочети повече "> Ван дер Ваалс) сили, действащи директно между атомите на двете контактни повърхности. Тези сили от електрическо естество упражняват привличане между твърдите вещества. Въпреки че са много по-слаби от кохезионните сили на твърдо вещество (които са 100 пъти по-силни), те са в състояние да се противопоставят на повдигането на твърдо вещество, поставено върху повърхност (което не е така при адхезията поради грапавост).