(c) Graphicstock

Tření má paměť

K nečekanému zjištění došli během experimentů fyzici z Harvardovy univerzity. Tření mezi dvěma povrchy má podle nich „paměť“. Znamená to, že síla tření může záviset nejen na okamžitém stavu rozhraní, ale také na tom, jak se příslušné rozhraní do určitého stavu dostalo.

Velikost třecí síly mezi dvěma povrchy je přímo úměrná ploše kontaktu. Mikroskopické nerovnosti mezi povrchy se postupně s časem vyrovnávají, čímž se zvětšuje plocha kontaktu a tím i třecí síla. Při tomto procesu, kterému se obvykle říká stárnutí, roste třecí síla logaritmicky s časem. Pozorované chování se tedy dá vždy popsat logaritmickou závislostí a velikost logaritmu je úměrná aplikované síle.

Fyzici z Harvardu ve svých experimentech použili dvě průhledné akrylátové destičky ležící na sobě. Když posvítili na rozhraní, měli možnost měřit plochu kontaktu. V prvním experimentu aplikovali konstantní sílu kolmou k rozhraní, která tlačí obě destičky k sobě. Po určité době tuto normálovou sílu zmenšili. A čekalo je velké překvapení.

Působením konstantní zmenšené síly se plocha kontaktu po určitou dobu zmenšovala, ale potom začala spontánně růst. Vědci experiment několikrát zopakovali s různě dlouhými časovými intervaly před zmenšením působící síly a s různě velkými silami. Z výsledků jasně vyplynulo, že systém si „pamatuje“, jak se dostal do určitého stavu, a že rozhodující roli hraje historie jeho vývoje, a nikoliv současný stav.

Na vzorek následně vědci aplikovali rostoucí stranovou střihovou sílu tak dlouho, dokud po sobě destičky nezačaly vzájemně klouzat. To jim umožnilo měřit koeficient statického tření, který by měl být přímo úměrný ploše vzájemného kontaktu. Také v tomto případě se objevil paměťový efekt. Po snížení působící síly tření kleslo a pak opět stouplo. Překvapující bylo, že naměřené změny neprobíhaly současně se změnou plochy kontaktu. Potvrdilo se tak, že tření roste, zatímco plocha kontaktu ještě klesá.

Zjištění, že dvě nějak provázané hodnoty se mohou vyvíjet obráceným směrem, bylo velkým překvapením. Za tuto nesrovnalost podle fyziků nejspíš může to, že určité oblasti rozhraní jsou ve vztahu ke tření důležitější než ostatní. K tomu, aby dokázali lépe porozumět záhadným výsledkům, použili vědci univerzální model stárnutí neuspořádaných systémů. Ten už dříve využili pro popis systémů podobných sklu, jako je zmačkaný papír nebo elastický pěnový materiál.

Tato teorie je fenomenologická, to znamená, že se netýká pouze jednoho fyzikálního procesu, ale spíše celé skupiny. Deformace plastů, adhezivní spojování a jiné analogické teplotně aktivované procesy mohou přispívat ke stárnutí materiálů nebo paměťovému efektu. Za tímto chováním může ve skutečnosti stát několik procesů.

Nové výsledky by mohly mít vliv na to, jak fyzici charakterizují tření v nejrůznějších materiálech a fyzikálních systémech od mikrozařízení až třeba po ryze makroskopický jev, jakým je zemětřesení.

Původní výsledky jsou uveřejněny v Physical Review Letters.

autor: Jana Štrajblová
Převzato z Matfyz.cz

Pozvánka:
Přednášky: Fenomén Feynman 1918–1988

22. 11. Feynmanovy diagramy v kvantové teorii pole
(prof. J. Hořejší)
Feynman patří k hlavním tvůrcům kvantové teorie pole. V přednášce přiblížíme historii jejího vzniku, především zrod kvantové elektrodynamiky, a popíšeme klíčový koncept takzvaných Feynmanových diagramů. Zmíníme i kvantovou teorii slabých interakcí a začátek cesty vedoucí ke standardnímu modelu částic a interakcí.

6. 12. Nanosvět a kvantové počítání
(prof. P. Cejnar)
Feynman byl velký vizionář. Jako jeden z prvních zahlédl obrovské technologické možnosti vyplývající z ovládnutí nanosvěta a ukázal, že principy kvantové fyziky mohou řádově urychlovat výpočetní procesy. Jím předpovězené nanotechnologie a kvantové počítače patří dnes ke klíčovým oblastem pokročilého aplikovaného výzkumu.

20. 12. Feynmanova ztracená přednáška
(prof. J. Podolský)
Dne 13. 3. 1964 měl Richard Feynman výjimečnou přednášku pro studenty Caltechu. Hovořil v ní o pohybu planet kolem Slunce, konkrétně o tom, jak Newton ryze geometrickým postupem ze svého gravitačního zákona odvodil Keplerovu elipsu. Stejně zajímavé je, že tato přednáška byla 30 let ztracena a teprve nedávno její obsah kompletně zrekonstruován.

Přednášky se konají na obvyklém místě v budově Matematicko-fyzikální fakulty UK v Troji, V Holešovičkách 747/2, Praha 8 (doprava: stanice linky C metra „Nádraží Holešovice“ a pak první zastávka „Pelc Tyrolka“ autobusem č. 112 nebo druhá „Kuchyňka“ autobusem č. 201 nebo – hned za mostem přes Vltavu ) ve velké posluchárně číslo T2 v přízemí atriového objektu „T“, vždy ve čtvrtek od 18:00.

Týden na ITBiz: DevOps a metriky

Pád trhů, došlo i na Apple. Letos naposledy podniky utratí více za on-premises než za …

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close