Schema över friktionskraftsmätningar. a, Lärobokskonfiguration för att demonstrera solid–solid friktion. b, Hemmagjord uppställning för mätning av vätske-fast friktion. En droppe vätska placeras på ett fast underlag monterat på ett linjärt steg som drivs av en stegmotor. En laserstråle som infaller på kapillären reflekteras till en positionskänslig detektor (PSD). Kontaktbredden mellan vätskedroppen och den fasta ytan (vinkelrät mot rörelseriktningen) och kontaktlängden (parallellt med rörelseriktningen) övervakas samtidigt av kameror (visas inte). Kredit:(c) Naturfysik (2017). DOI:10.1038/nphys4305
(Phys.org) - Ett team av forskare som arbetar vid Max Planck Institute for Polymer Research har genom experiment funnit att friktion i glidande droppar på vissa sätt liknar fasta föremål. I deras tidning publicerad i tidningen Naturfysik , gruppen beskriver experiment de utförde i sitt labb med droppar på fasta ytor och vad de lärde sig av dem.
En av de saker som nybörjare i fysik lär sig är att en viss mängd kraft krävs för att starta ett fast föremål som glider ovanpå ett annat, men mindre kraft krävs för att hålla den i rörelse - beräkningar kan visa hur mycket för olika material som använder standardformler. Tyvärr, som forskarna med denna nya insats noterar, Detsamma kan inte sägas för vätskor som vilar på fasta föremål. Faktiskt, trots en tydlig förståelse för friktion mellan fasta föremål i över 200 år, forskare vet lite om att tillämpa liknande principer för vätskor som vilar på fasta ämnen. I denna nya insats, forskarna försökte upptäcka om det kan finnas ett liknande förhållande mellan dem som har hittats för fasta ämnen.
Ett av problemen med att mäta kraften som krävs för att flytta en droppe har varit dropparnas natur - du kan inte bara trycka på den för att få den att röra sig. I naturen, droppar tenderar att röra sig nedför på grund av gravitationen, inte en faktor som enkelt kan justeras. För att komma runt detta problem, laget ställde upp droppar med en kapillär placerad i mitten av droppen och flyttade sedan substratet i sidled mot droppen - tryck mot substratet kunde mätas med en laser, erbjuder ett sätt att testa friktion.
Efter att ha kört flera experiment med olika material, forskarna hittade bevis som tydde på att förhållandet mellan en droppe och en vätska hade något gemensamt med förhållandet mellan fasta ämnen – nämligen att den initiala kraften för att få dem att glida var större än vad som behövdes för att hålla dem i rörelse när de väl startade. De rapporterar att detta är fallet för en mängd olika droppar och substrat. Teamet erkänner att deras experiment bara är början på att försöka fullt ut förstå friktionens natur mellan droppar och fasta föremål.
© 2017 Phys.org
