Esquemas de medidas de fuerza de fricción. a, Configuración de libro de texto para demostrar la fricción sólido-sólido. B, Configuración casera para medir la fricción líquido-sólido. Se coloca una gota de líquido sobre un sustrato sólido montado en una platina lineal impulsada por un motor paso a paso. Un rayo láser que incide en el capilar se refleja en un detector sensible a la posición (PSD). El ancho de contacto entre la gota de líquido y la superficie sólida (ortogonal a la dirección del movimiento) y la longitud del contacto (paralela a la dirección del movimiento) son monitoreados simultáneamente por cámaras (no mostradas). Crédito:(c) Física de la naturaleza (2017). DOI:10.1038 / nphys4305
(Phys.org) —Un equipo de investigadores que trabaja en el Instituto Max Planck para la Investigación de Polímeros ha descubierto a través de la experimentación que la fricción en las gotas deslizantes es similar en algunos aspectos a la de los objetos sólidos. En su artículo publicado en la revista Física de la naturaleza , el grupo describe los experimentos que realizaron en su laboratorio con gotas sobre superficies sólidas y lo que aprendieron de ellas.
Una de las cosas que aprenden los estudiantes principiantes de física es que se requiere cierta cantidad de fuerza para que un objeto sólido se deslice sobre otro. pero se requiere menos fuerza para mantenerlo en movimiento; los cálculos pueden mostrar cuánto para diferentes materiales usando fórmulas estándar. Desafortunadamente, como señalan los investigadores con este nuevo esfuerzo, no se puede decir lo mismo de los líquidos que descansan sobre objetos sólidos. De hecho, a pesar de tener una comprensión clara de la fricción entre objetos sólidos durante más de 200 años, los investigadores saben poco sobre la aplicación de principios similares a líquidos que descansan sobre sólidos. En este nuevo esfuerzo, los investigadores buscaron descubrir si podría haber una relación similar entre ellos a la que se ha encontrado para los sólidos.
Uno de los problemas para medir la fuerza requerida para mover una gota ha sido la naturaleza de las gotas:no se puede simplemente empujarla para hacer que se mueva. En naturaleza, las gotas tienden a moverse cuesta abajo debido a la gravedad, no es un factor que pueda ajustarse fácilmente. Para solucionar este problema, el equipo colocó gotas con un capilar colocado en el centro de la gota y luego movió el sustrato hacia los lados contra la gota; la presión contra el sustrato podría medirse con un láser, ofreciendo un medio para probar la fricción.
Después de ejecutar varios experimentos con diferentes materiales, los investigadores encontraron evidencia que sugería que la relación entre una gota y un líquido tenía algo en común con la relación entre los sólidos, es decir, que la fuerza inicial para hacer que se deslizaran era mayor que la necesaria para mantenerlos en movimiento una vez que comenzaron. Informan que este es el caso de una amplia variedad de gotas y sustratos. El equipo reconoce que sus experimentos son solo el comienzo para tratar de comprender completamente la naturaleza de la fricción entre las gotas y los objetos sólidos.
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