Esquemas de medições de força de atrito. uma, Configuração de livro didático para demonstrar o atrito sólido-sólido. b, Configuração caseira para medir o atrito líquido-sólido. Uma gota de líquido é colocada em um substrato sólido montado em um estágio linear acionado por um motor de passo. Um feixe de laser incidente no capilar é refletido para um detector sensível à posição (PSD). A largura de contato entre a gota de líquido e a superfície sólida (ortogonal à direção do movimento) e o comprimento do contato (paralelo à direção do movimento) são monitorados simultaneamente por câmeras (não mostradas). Crédito:(c) Física da Natureza (2017). DOI:10.1038 / nphys4305
(Phys.org) —Uma equipe de pesquisadores trabalhando no Instituto Max Planck para Pesquisa de Polímeros descobriu, por meio de experimentos, que o atrito em gotas deslizantes é semelhante em alguns aspectos ao de objetos sólidos. Em seu artigo publicado na revista Física da Natureza , o grupo descreve experimentos que realizaram em seu laboratório com gotas em superfícies sólidas e o que aprenderam com eles.
Uma das coisas que os alunos iniciantes em física aprendem é que uma certa quantidade de força é necessária para fazer um objeto sólido deslizar em cima de outro, mas menos força é necessária para mantê-lo em movimento - os cálculos podem mostrar quanto para diferentes materiais usando fórmulas padrão. Infelizmente, como os pesquisadores com esta nova nota de esforço, o mesmo não pode ser dito para líquidos descansando sobre objetos sólidos. Na verdade, apesar de ter uma compreensão clara do atrito entre objetos sólidos por mais de 200 anos, os pesquisadores sabem pouco sobre a aplicação de princípios semelhantes a líquidos que repousam sobre sólidos. Neste novo esforço, os pesquisadores procuraram descobrir se poderia haver uma relação semelhante entre eles, como foi encontrado para os sólidos.
Um dos problemas em medir a força necessária para mover uma gota é a natureza das gotas - você não pode simplesmente empurrá-la para fazer com que ela se mova. Na natureza, quedas tendem a se mover para baixo devido à gravidade, não é um fator que pode ser facilmente ajustado. Para contornar este problema, a equipe montou gotas com um capilar posicionado no centro da gota e, em seguida, moveu o substrato lateralmente contra a queda - a pressão contra o substrato pode ser medida usando um laser, oferecendo um meio de testar o atrito.
Depois de realizar vários experimentos com diferentes materiais, os pesquisadores encontraram evidências sugerindo que a relação entre uma gota e um líquido tinha algo em comum com a relação entre os sólidos - a saber, que a força inicial para fazê-los deslizar era maior do que a necessária para mantê-los em movimento uma vez iniciados. Eles relatam que esse é o caso para uma grande variedade de gotas e substratos. A equipe reconhece que seus experimentos são apenas o começo na tentativa de entender completamente a natureza do atrito entre gotas e objetos sólidos.
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