Адгезію звинуватили в порушенні шкільних законів фізики

Фізики з Університету Париж-південь створили теоретичну модель, яка описує незвичайну поведінку двох пружних тіл, коли їх здавлюють разом. Новий підхід пояснює стрибкоподібне утворення плями щільного контакту і пов'язує його з енергією адгезії поверхонь. Теоретична робота має безпосереднє відношення до управління тертям і адгезією, що затребуване, наприклад, у виробництві автомобільних шин. Дослідження опубліковано в .Автори проводили експерименти зі здавлювання двох пружних поверхонь: гладкої сфери та шорсткої площини, роль якої відігравав масив шестигранних колон. При збільшенні навантаження поверхні деформувалися, тому розширювалася пляма їх контакту («нещільного», оскільки сфера стосувалася тільки верхівок колон). При певному навантаженні деформація виявлялася настільки сильною, що сфера стосувалася матеріалу між колонами і виникав «щільний» контакт. Всі попередні моделі передбачали, що пляма щільного контакту має плавно збільшуватися зі зростанням навантаження, проте в експерименті це відбувалося стрибкоподібно від нуля до певного радіусу. Для пояснення цього факту вчені запропонували теоретичну модель, в якій врахували адгезію між двома поверхнями, коли вони опиняються в щільному контакті.


У рамках нового підходу виникає додаткова рушійна сила (адгезія), яка прагне збільшити площу контакту. Їй у свою чергу протидіє пружна деформація матеріалу, тому в якийсь момент обидві сили компенсують один одного і зростання плями зупиняється. Далі при збільшенні навантаження радіус плями буде рости безперервно і без стрибків. Нова модель добре описувала експериментальні дані для м'яких матеріалів. Щоб перевірити межі її застосовності, автори також провели експеримент з дуже жорсткими колонами, деформація яких була зневажлива. У цьому випадку модель не описувала дані експерименту, як і слід було очікувати. Вчені планують усунути цей недолік, додатково врахувавши невеликі деформації сфери, яку намагаються проткнути жорсткі колони. Мотивацією до подібних робіт вже давно є проблема управління тертям і адгезією, що виникає в більшості промислових областей. Шкільний закон «сила тертя пропорційна навантаженню і не залежить від площі контакту» має лише обмежену область застосування, оскільки не враховує деформацію реальної (шорсткої) поверхні. Більш досконалі моделі покликані усунути цей недолік.


COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND