Az elmozdulás sajátosságai a súrlódás tudománya Dosszié
File - Anyag és anyagok, miből áll a világ ?
Etienne Guyon
Emeritus professzor
Megjelent 2010.05.12
Módosítva: 2017.10.20
Publikálva: 2010.12.05. - Módosítva: 2017.10.20
Az anyagok jelentik életünk érzékeny horizontját. Formáljuk, megmunkáljuk, felhasználjuk. Egy dolog világos: az élő és az életlen, a természetes és a mesterséges, bármilyen dimenziójú is, mind anyagból áll, amely atomok szerkezetekbe, spirálokba vagy molekulahajtásokba rendeződött kombinációjából származik.
Anyag és anyagok, miből áll a világ ?
Anyag különböző méretekben: szétszórt anyag
Időskálák: anyag, tanúja az idő múlásának
Az elmozdulás sajátosságai: a súrlódás tudománya
Mozgatható anyag: magvak és utastermékek
Hordható anyag: intelligens textíliák
Anyag és anyagok, a szerző könyve
Dörzsölje, gurítsa, csúsztassa, fékezze. hány mindennapi példát találhatunk ezekre az egyszerű cselekvésekre ! A gördülő jármű, akárcsak a kúszó kígyó, egy támasz dörzsölésével halad előre. A súrlódás alkalmazott tudománya, amelyet tribológiának hívnak, és amely az adhézió és az adhézió alapfogalmain alapszik, lehetővé teszi az elmozdulás egyes aspektusainak jobb leírását néhány univerzális elv megfogalmazásával.
Tartsa be vagy dörzsölje ?
Leonardo da Vinci hajtotta végre elsőként a súrlódás tudományos vizsgálatát, megfigyelve a ferde síkra helyezett blokk csúszását (1a. Ábra). Megjegyezte, hogy a súrlódási erő arányos a tömeggel. Ebből az alkalomból megdöbbentő és paradox megfigyelést hajtott végre: párhuzamos keresztmetszetű kristályok és amorf szilárd anyagok
Skálán. "data-image =" https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/e/6/8/e6888a7dfb_82227_solide.jpg "data-url ="/sciences/definitions/chemistry-solid-15332/"data-more =" Lire la suite "> szilárd mindig ugyanazon a talaj dőlésszögénél csúszik, függetlenül attól, hogy milyen arcra van helyezve: ezért nem számít az érintkező felület mérete !
Az egyik szilárd anyag tapadását egyszerűen az asztalra helyezett könyv használatával jellemezhetjük (1b. Ábra). Nem mozog, amíg vízszintes marad. Nem süllyed tovább, mert súlyát - nevezzük P-nek - az asztal reakcióerei egyensúlyozzák.
Húzzuk meg a könyvet úgy, hogy összekötjük egy húrral, amely az asztalból kiemelkedik, és a másik végén tömeghez kapcsolódik. Amíg a T által kifejtett erő gyenge marad, a könyv mozdulatlan marad. Ezért vannak más erők is, az asztallal való érintkezés szintjén, amelyek ellenzik a mozgást. A könyv csúszni kezd, amikor az erő meghaladja a T 'határértéket. Ha az elsőre egy második könyvet teszünk, akkor a terhelés mozgatásához szükséges érték megduplázódik: a feszültség és a tömeg µS = T '/ P aránya mindkét esetben azonos, és statikus súrlódási együtthatónak nevezzük. A tapadást jellemzi. A µS mérésének másik módja az asztal megdöntése: ebben az esetben a könyv súlyának egy része megnyomja az asztalt, egy másik pedig lehúzza (1c. Ábra). Amíg a dőlésszög nem túl nagy, a könyv helyben marad. Az a szög, amellyel a könyv elkezd csúszni, szintén jellemzi az asztalhoz való tapadást a µS = tan Ø összefüggésen keresztül. Ez az együttható csak az érintkezésbe kerülő anyagok jellegétől függ. Sem az érintkezési terület, sem a terhelés nem befolyásolja azt.
Mi történik, ha az asztal lejtése tovább növekszik? A könyv csúszik, annál gyorsabban, amikor túllépik ezeket az értékeket. A súrlódásnak nevezett jelenség ezután ellenzi a mozgást. Hatását hasonló módszerrel lehet mérni, mint amelyet a µS tapadási együttható meghatározásához használnak. Az egyik T '' -nak nevezi azt a minimális húzóerőt, amely lehetővé teszi a szilárd anyag csúszó mozgásának fenntartását, N pedig a súlynak a tartóra merőleges alkatrészét. A húzóerő és a súlykomponens µD = T ''/N aránya a dinamikus súrlódási együttható.
1. táblázat: A statikus súrlódási együttható értékei a csúszás határához viszonyítva magasabbak, mint a dinamikus súrlódás. Ezek az értékek az interfész körülményeitől függően változhatnak.
Az I. táblázat a statikus µS és a dinamikus µD súrlódási együtthatók nagyságrendjét mutatja be. Ne feledje, hogy a µD mindig kisebb, mint µS: könnyebb tolni valamit, ami már mozog, mint mozgásba hozni! Ez akkor látható, amikor a könyv csúszik: nem áll le, amikor a dőlésszög visszatér a kezdeti értékre. Ezt azzal magyarázzák, hogy nyugalmi állapotban a két szilárd anyag közötti mikroszkopikus érintkezők idővel kissé összetörnek, növelve a tapadást. Éppen ellenkezőleg, amikor egy szilárd anyag mozgásban van, mozgási energiája lehetővé teszi a felmerült apró akadályok leküzdését.
Hogyan tapad vagy dörzsöl két szilárd anyag ?
A két szilárd anyag közötti tapadást két különböző léptékű jelenség magyarázza. Az első skála az anyagok felületének érdessége, vagyis a síkossági hibák. Ezek a hibák okozzák a szerves anyagok, nitrogénes anyagok stb. Összekapcsolódását.
Különböző családok léteznek, például:
Nagyon kis méretben (az atomok esetében) bekövetkezik a molekuláris adhézió jelensége, amely mikroszkopikus erőkből származik (ezeket eredetileg nekik hívják. "Data-url ="/tudományok/meghatározások/chimie-force-van-der-waals- 4979/"data-more =" Olvass tovább "> Van der Waals) a két érintkező felület atomjai között közvetlenül ható erők. Ezek az elektromos jellegű erők vonzódást fejtenek ki a szilárd anyagok között. Bár sokkal gyengébbek, mint az összetartó a szilárd anyagok erői (amelyek százszor erősebbek) képesek ellenállni egy felületre helyezett szilárd anyag felemelésének (ez nem igaz a tapadásnál az érdesség miatt).