Schemi di misurazione della forza di attrito. un, Configurazione da manuale per la dimostrazione dell'attrito solido-solido. B, Configurazione fatta in casa per misurare l'attrito liquido-solido. Una goccia di liquido viene posta su un substrato solido montato su uno stadio lineare azionato da un motore passo-passo. Un raggio laser incidente sul capillare viene riflesso su un rilevatore sensibile alla posizione (PSD). La larghezza di contatto tra la goccia di liquido e la superficie solida (ortogonale alla direzione di movimento) e la lunghezza di contatto (parallela alla direzione di movimento) sono simultaneamente monitorate da telecamere (non mostrate). Credito:(c) Fisica della natura (2017). DOI:10.1038/nphys4305
(Phys.org) — Un team di ricercatori che lavorano presso il Max Planck Institute for Polymer Research ha scoperto attraverso la sperimentazione che l'attrito nelle gocce scorrevoli è simile in qualche modo a quello degli oggetti solidi. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Fisica della natura , il gruppo descrive gli esperimenti che hanno condotto nel loro laboratorio con gocce su superfici solide e cosa hanno imparato da loro.
Una delle cose che gli studenti di fisica principianti imparano è che è necessaria una certa quantità di forza per avviare un oggetto solido che scivola sopra un altro, ma è necessaria meno forza per mantenerlo in movimento:i calcoli possono mostrare quanto per materiali diversi utilizzando formule standard. Sfortunatamente, come notano i ricercatori con questo nuovo sforzo, lo stesso non si può dire per i liquidi appoggiati su oggetti solidi. Infatti, pur avendo una chiara comprensione dell'attrito tra oggetti solidi per oltre 200 anni, i ricercatori sanno poco sull'applicazione di principi simili ai liquidi che riposano sui solidi. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno cercato di scoprire se potesse esserci una relazione simile tra loro come è stato trovato per i solidi.
Uno dei problemi nella misurazione della forza richiesta per spostare una goccia è stata la natura delle gocce:non puoi semplicemente spingerla per farla muovere. In natura, le gocce tendono a scendere a causa della gravità, non è un fattore che può essere facilmente regolato. Per aggirare questo problema, il team ha installato gocce con un capillare posizionato al centro della goccia e quindi ha spostato il substrato lateralmente contro la goccia:la pressione contro il substrato potrebbe essere misurata utilizzando un laser, offrendo un mezzo per testare l'attrito.
Dopo aver eseguito più esperimenti con materiali diversi, i ricercatori hanno trovato prove che suggeriscono che la relazione tra una goccia e un liquido aveva qualcosa in comune con la relazione tra i solidi, vale a dire che la forza iniziale per farli scivolare era maggiore di quella necessaria per farli muovere una volta avviati. Riferiscono che questo è il caso di un'ampia varietà di gocce e substrati. Il team riconosce che i loro esperimenti sono solo l'inizio per cercare di comprendere appieno la natura dell'attrito tra gocce e oggetti solidi.
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