Vor einigen Jahren, die Mythbusters bekanntlich versucht zu trennen, zwei Dicke Telefonbücher mit Seiten eng verschachtelt. Sie konnte es nicht tun. Wissenschaftler wissen, dass es aufgrund der enormen Mengen von Reibung erzeugt wird, aber wie genau diese Reibung entsteht, ist seit langem ein Rätsel. Ein neues Papier von Franzosen Forscher den Schluss, dass es kommt alles darauf an, die Anzahl der Seiten, Ihrer Dicke und der Größe der überlappung (Kontakt) region zwischen den Blättern.
Studium der Reibung Datum ganzen Weg zurück zu dem 15 Jahrhundert, als Leonardo da Vinci schrieb journal-Einträge über seine Experimente mit verschiedenen Objekte gleiten entlang einer Schiefen Ebene. Guillaume Amontons und Charles August de Coloumb gebaut auf, dass die Arbeit in den folgenden Jahrhunderten, und die Physiker haben sich weiter zu verfeinern, Ihr Verständnis für die Gesetze der Reibung seit.
Die meisten von uns denken sofort an scheuern — die Art, die entstehen, wenn Sie reiben Sie eine Holz-block über Schleifpapier, zum Beispiel. Aber es gibt auch selbstklebende Reibung, wie Gummi-Anleihen mit asphalt. Denke der erste Kaugummi klebte an Ihrem Schuh an einem heißen Tag, jedes mal, wenn Sie einen Schritt, der Klebrigkeit des Zahnfleisches, verlangsamt Sie ein wenig nach unten. Wenn es um interleaved Telefon-Bücher, die Reibung ist so stark, dass es heben kann ein Auto aus dem Boden.
Hector Alcaron und Frederic Restagno, sowohl mit der Université Paris-Sud, gemeinsam mit Kollegen zu entwickeln, ein mathematisches Modell, das könnte die Lösung des Geheimnisses ein für alle mal. Sie nahmen paar Hefte von unterschiedlicher Dicke (zwischen 12 und 100 Seiten) und interleaved, die Messung der Kraft ausgeübt wird, wie Sie versucht, trennen Sie die Broschüren.
Sie gerade veröffentlichten Ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Physical Review Letters. Insbesondere fanden Sie heraus, dass sogar eine leichte Zunahme in der Anzahl der Seiten, die hatte einen dramatischen Effekt auf, wie viel Kraft erforderlich war, um die separate Telefon-Bücher. Gleiches gilt, wenn Sie erhöhten den Bereich der überlappung (Kontakt zwischen den Seiten). Beide Faktoren haben Einfluss auf den Winkel, diejenigen Teile des Blattes am nächsten an der Wirbelsäule. Je steiler der Winkel, desto größer ist die benötigte Kraft zum trennen der Seiten. Und je mehr Seiten es gibt, desto steiler der Winkel wird. Als David Ehrenstein schreibt in Physik Fokus:
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Der Schlüssel, um die Wirkung ist, dass die Seiten nicht parallel, wie Sie Lüfter aus, die aus der Bindung in Richtung der überlappungsbereich, so dass das Buch-Trenn-Kraft, die auf jeder Seite angewendet wird, in einem leichten Winkel. Da dieser Winkel, die Trennung Kraft trägt zu den “normalen” Kraft, die senkrecht zu den Seiten. Dieses kleine, normale resultierende Kraft aus ziehen auf jeder Seite trägt die Kraft, die auf jeder Seite unten, so dass die gesamte Normalkraft (und damit die Reibung) auf einer inneren Seite können viel größer sein, als man erwarten könnte.
Und dort haben Sie es. Das gleiche Prinzip kann man in einem chinesischen finger trap — die Art, strafft um den finger, wenn Sie versuchen, ziehen Sie es heraus — und in wie matrosen moor ein Schiff durch umwickeln mit einem dicken Seil um eine Ankerwinde.
[Physical Review Letters]
Bilder: Alarcon, H. et al/Physical Review Letters.