Diversi anni fa, i Mythbusters tentò di separare due di spessore di telefono di libri con pagine strettamente interleaved. Che non potevano farlo. Gli scienziati sanno che è a causa dell’enorme quantità di attrito che viene generato, ma proprio come questo attrito si pone è un mistero di lunga data. Una nuova carta da ricercatori francesi conclude che tutto si riduce al numero di pagine, il loro spessore e la dimensione della sovrapposizione (contatto) regione tra le lenzuola.
Studi di attrito data risale al 15 ° secolo, quando Leonardo da Vinci scrisse le voci del diario che descrive i suoi esperimenti con vari oggetti di scivolare lungo un piano inclinato. Guillaume Amontons e Carlo augusto de Coloumb costruito su che lavorano nei secoli seguenti, e i fisici hanno continuato a perfezionare la loro comprensione delle leggi di attrito da sempre.
La maggior parte di noi pensa subito di abrasivo attrito — il tipo che ha prodotto se si strofinare un blocco di legno sopra la carta vetrata, per esempio. Ma c’è anche l’adesivo di attrito, come in gomma legami con l’asfalto. Pensare di ottenere un chewing gum attaccato alla scarpa in una giornata calda; ogni volta che si prende un passo, la vischiosità della gomma si rallenta un po’. Quando si tratta di interleaved telefono di libri, l’attrito è così forte, è in grado di sollevare un auto fuori terra.
Hector Alcaron e Frederic Restagno, sia con l’Université Paris-Sud, ha collaborato con i colleghi di elaborare un modello matematico che potrebbe risolvere il mistero una volta per tutte. Hanno preso paia di opuscoli di vario spessore (tra 12 e 100 pagine) e interleaved, misurare la forza esercitata come hanno cercato di separare i libretti.
Hanno appena pubblicato i loro risultati nella rivista Physical Review Letters. In particolare, hanno scoperto che anche un lieve aumento del numero di pagine avuto un effetto drammatico su quanta forza è necessaria per separare le rubriche. Lo stesso era vero quando hanno aumentato l’area di sovrapposizione (contatto tra le pagine). Entrambi i fattori che influenzano l’angolo di quelle parti del foglio più vicino alla colonna vertebrale. Il più ripido l’angolo, maggiore è la forza necessaria per separare le pagine. E più pagine ci sono, il più ripido angolo. Come David Ehrenstein scrive in Fisica di messa a Fuoco:
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La chiave per l’effetto è che le pagine non sono paralleli, come si fan fuori dall’associazione verso la regione di sovrapposizione, in modo che il libro di separazione di forza su ogni pagina viene applicata una leggera angolazione. A causa di questo angolo, la forza di separazione contribuisce alla “normale” di forza è perpendicolare alle pagine. Questo piccolo sforzo normale derivante da tirare su ogni pagina contribuisce a force su ogni pagina in basso, in modo che il totale della forza normale (e quindi l’attrito), in una pagina interna può essere molto maggiore di quanto ci si potrebbe aspettare.
E c’è l’hanno. Lo stesso principio può essere visto in un Cinese finger trap — il tipo che si stringe intorno al dito se si tenta di tirarlo fuori e di come i marinai ormeggiare una nave da avvolgere in una spessa corda intorno a un argano.
[Physical Review Letters]
Immagini: Alarcon, H. et al/Physical Review Letters.