Atomer glider mod hinanden og klæber til sidst i forskellige kombinationer. Tektoniske plader gør det samme og glider hen over hinanden, indtil de holder sig i en stationær tilstand. Alt fra de mindste partikler til uundgåeligt store landmasser besidder denne grundlæggende pind og glideegenskab, men først nu begynder forskere at forstå mekanikken i friktionen, der understøtter denne egenskab.
“Den intermitterende bevægelse i skydesystemer kaldes stick-glid, da de to overflader, der er i kontakt, ser ud til at gentage pinden og slip-tilstande. Imidlertid har flere præcise målinger fundet, at ekstremt langsomt slip forekommer i endda tilsyneladende stick-stater før hver pind-til-glid-overgang,” sagde Toshiki Watanabe, doktorpersoner i Yokohama National University’s Graduate School of Environmental and Information Sciences, der forelægger en papir, der beskriver et papir til en ny model for at forklare den nye model for den nye model for den nye model for at forklare den nye model for den nye model for at forklare den nye Model for at forklare den nye Model for at forklare den nye model til den nye Model for at forklare den nye Model for at forklare det nye Miljøst Forbløffende switch.
“Dette underlige fænomen, kaldet det statiske friktionsparadoks, har forblevet et uopløst problem i årtier.”
Problemet modellen hjælper med at svare på er, at for at forklare disse langsomme glider, andre forskere nåede efter kunstige friktionslove eller forklaringer, der omfattede specifikke, men fiktive parametre som statsvariabler. Den nye model-som blev udviklet af Watanabe og medforfatter Ken Nakano, en professor i Yokohama National University’s Fakultet for miljømæssig og informationsvidenskab, og blev offentliggjort i Fysisk gennemgang e Den 18. juni – overfører en forenklet løsning uden at stole på kunstige friktionslove.
“Den enkle mekaniske model, vi foreslår her, en viskoelastisk legetøjsmodel, giver et nyt scenarie til at forklare det statiske friktionsparadoks i stick-slip-ustabilitet uden kunstig friktionslovgivning,” sagde Nakano og forklarede teamet validerede deres model teoretisk. “Selvom man har en tendens til at tro, at friktionsfænomener generelt er komplicerede, kan deres essens være meget enklere, som den nuværende model viser.”
Viskoelasticitet beskriver, hvordan et materiale kan reagere som en væske eller et fast stof til forskellige spændinger og deformationer. Et klassisk eksempel på et viskoelastisk materiale er fjollet kitt. Efterladt på egen hånd, vil det være i overensstemmelse med den overflade, den hviler på, som en viskøs væske. Imidlertid trak hurtigt i to retninger, men det modstår imidlertid at strække og går derefter i stykker, som et elastisk fast stof.
Flere forskellige modeller, der beskriver viskoelasticitet, findes, sagde forskerne, men de vendte sig mod den enkleste version, kaldet Kelvin-Voigt Viscoelastic Foundation. Ideen er, at et Kelvin-Voigt-materiale kun ser ud til at have elastiske egenskaber på lang sigt, men modstår hurtige ændringer. Til denne model tilføjede forskerne en stiv sonde, der bevæger sig lodret og svinger vandret.
Skydesystemet anvender ikke statisk friktion, sagde forskerne, men skaber snarere to glidestater: langsom glidning og hurtig glid.
“Denne legetøjsmodel giver en rent mekanisk forklaring på det statiske friktionsparadoks,” sagde Watanabe og bemærkede, at den stive sonde løfter lodret for at kontrollere, hvad der er kendt som en gradvis langsom slipsvækst eller langsom krybning. Den langsomme glidning øges gradvist i hastighed, når det bygger friktionens stress. “Under væksten i glidhastigheden ændrer sig mere pludseligt tidsskala, jo mere intensivt forekommer den langsomt til hurtige slipovergang.”
Dernæst sagde forskerne, at de planlægger at undersøge deres model yderligere og undersøge, hvordan det langsomme slip -fænomen kan give ledetråde, der peger på jordskælv. “Vores ultimative mål er at forstå komplicerede friktionsfænomener så intuitivt som muligt og give kriterier for at forudsige og kontrollere forskellige friktionsrelaterede systemer, fra atom til geologiske skalaer,” sagde Nakano.