Естественные науки
Вопросик про трение
Возник такой вопрос. Как известно, природа сил трения отчасти электромагнитная. Если взять идеально ровный кусок какого-нибудь металла, допустим, прямоугольную пластинку, и положить его на идеально ровную поверхность из металла, то силы полностью электромагнитные, пластинка приваривается к поверхности. Теперь пытаемся передвинуть пластинку -- не получается. . А почему? Если пластина и кусок однородны, то, по идее, двигая пластинку, мы перемещаем её в поле каких-то сил по линии уровня, по которой кусок должен скользить вообще не испытывая сопротивления. Ведь в поле тех сил есть потенциальная ямка, значит в каком-то смысле он должен витать, как, например, заряженное массивное тело свободно витало бы над заряженной плоскостью. . Ан нет, приваривается намертво.. . что за магия?
Сопротивление сдвигу (трение) возникает главным образом из-за того, что большинство РЕАЛЬНЫХ поверхностей твёрдых тел обладают шероховатостью - как на мезоскопическом уровне, так и на атомарном. На поверхности с ровными участками соседствуют различные атомарные дефекты: вакансии, адатомы, стунени, кинки; могут находиться адсорбированные атомы и молекулы. Кроме того, на поликристаллической поверхности металла сосуществуют различные фрагменты монокристаллических граней. Поверхность некоторых металлов (например, золота) вообще реконструируется - при этом возникают атомарные "грядки". Все эти обстоятельства делают поверхность неэквипотенциальной и способствуют возникновению локальных электронных состояний и - как следствие - локализованных связей между двумя брусками. Именно этим и обусловлено как сдвиговое трение, так и адгезия. А бруски будут скользить, если между ними имеется слой смазки )
Андрей Буланов
Благодарю. Почти все вопросы разрешились :-) Хотя вот ещё один момент непонятен -- какие именно силы преодолеваются при трении на атомарном уровне.. есть какие-нибудь характеристики в буковках? Когда я пытался представить трение при больших шероховатостях, получалось что при скольжении одного выступа об другой совершается работа против силы тяжести, а запасённая энергия, затем, при падении гасилась как в неупругом ударе полностью. Тобиш на бумажке это выглядело как движение одного пильного полотна по другому, откуда хорошо видно как относятся разные величины, оттуда же следовала и школьная формула для трения скольжения. А на атомарном уровне сила тяжести, очевидно, совсем не к месту..
Посмотри на верхний слой атомов в каждом из кусков металла, например, на выделенный красненьким:
Пока бруски разъединены, он принадлежит к нижнему. А потом бруски свели. Как этот атом может знать к какому из брусков он теперь относится?
Собственно, это и означает, что они "приварились", точнее, просто стали одним.
В реальности, конечно, всё несколько сложнее, например, атомы не лежат такими ровненькими рядами.

Пока бруски разъединены, он принадлежит к нижнему. А потом бруски свели. Как этот атом может знать к какому из брусков он теперь относится?
Собственно, это и означает, что они "приварились", точнее, просто стали одним.
В реальности, конечно, всё несколько сложнее, например, атомы не лежат такими ровненькими рядами.
Андрей Буланов
А никак не знать.. общий вопрос такой -- как металлы вообще сопротивляются сдвигу? :-)
Поскольку в принципе, трение имеет квантовомеханическую природу, и если даже поверхности считать ИДЕАЛЬНО гладкими, и поверхность в любой момент времени считать всегда электрически нейтральной, хотя реальный атом пребывает не более 1% в нейтральном состоянии - остальное время он ионизирован, то все равно между такими поверхностями возникнет эффект Каземира, который и действует на нейтральные тела
Андрей Буланов
Ох, сложно, в квантмех лезть.. А я думал можно объяснить на уровне притягивающих шариков
Попробую разобраться :-)
Попробую разобраться :-)
Юля Макарова
Re: "...реальный атом пребывает не более 1% в нейтральном состоянии - остальное время он ионизирован..."
****
В металле нет атомов, ни нейтральных, ни "ионизированных". Есть электронная плотность, размазанная по всему кристаллу и есть ядра, колебания которых рождают фононные квазичастицы.
****
В металле нет атомов, ни нейтральных, ни "ионизированных". Есть электронная плотность, размазанная по всему кристаллу и есть ядра, колебания которых рождают фононные квазичастицы.
Забавный вопрос. Давайте рассмотрим вначале макроуровень. Берём стакан с водой, накрываем бумагой, чтобы она плотно прилегала к краям стакана. Затем, удерживая бумагу ладошкой, переворачиваем стакан. Теперь убираем руку от бумаги. Бумага удерживает воду в стакане. Похожее явление наблюдаете и вы, положив один на другой два хорошо отшлифованных куска металла. Они удерживаются атмосферным давлением.
Теперь давайте рассмотрим взаимодействие на уровне атомов. Атомы удерживаются друг с другом электростатическими силами. Естественно, что при увеличении площади взаимодействия возрастёт величина силы, но она пустяковая.
Ещё один момент, который следует рассмотреть - диффузия.
Вот и все ваши взаимодействия.)))
Теперь давайте рассмотрим взаимодействие на уровне атомов. Атомы удерживаются друг с другом электростатическими силами. Естественно, что при увеличении площади взаимодействия возрастёт величина силы, но она пустяковая.
Ещё один момент, который следует рассмотреть - диффузия.
Вот и все ваши взаимодействия.)))
Юля Макарова
Re: "Они удерживаются атмосферным давлением. "
****
Это вряд ли ) Они удерживаются за счёт адгезии...
****
Это вряд ли ) Они удерживаются за счёт адгезии...
Образуется кристалличесая решетка (эте уже твердое тело) , все атомы решетки в "ямках" и никто никуда не парит, только в пределах температурного колебания атомов
Андрей Буланов
Вопрос именно в этом -- почему конструкция получается жёсткой? Минимум энергии получается перпендикулярно плоскости, тобиш работу надо совершать и чтобы приблизить и чтобы отдалить атом, поэтому оторвать пластинку не получается. А я её пытаюсь перемещать вдоль по плоскости, откуда там минимум?
&&& Анюта &&&
Да, согласен, вдоль разных кристаллографческих плоскостей различный модуль сдвига, но он же не равен нулю!
Похожие вопросы
- по трению вопросы
- Моделирование разгона поезда (или зависимость силы трения от скорости)
- Два вопроса про силу трения.
- Как найти силу трения через коэф. трения?
- Как вы относитесь к двум примерам как сила трения зависит от скорости ?
- Как направлена сила трения в данной задаче?.. заранее спасибо..
- Почему нет теории о силе трения? Трение - это есть сопротивление движению
- Считается, что благодаря силе трения, существует движение по поверхности Земли и в тоже время сила трения
- Сила трения. Книга, лежащая на столе поезда
- Что такое сила трения качения, сила вязкого трения и сила трения скольжения??