Ce s-ar întâmpla dacă ar dispărea frecarea?
Dacă mâine dimineață ar dispărea frecarea, n-ai putea nici să te ridici din pat. Ai aluneca pe podea ca pe gheață, iar șireturile s-ar dezlega singure. Hai să vedem cine e forța asta pe care n-o observă nimeni.
Munți pe care nu-i vezi
O masă lustruită pare perfect netedă. La microscop, e plină de dealuri și văi minuscule. Când două suprafețe se ating, vârfurile lor se agață unele de altele.
Ca să le faci să alunece, trebuie să învingi agățarea asta. Forța care se opune alunecării se numește frecare. Apare oriunde două lucruri se ating și încearcă să alunece unul pe altul.
Suprafețele se ating, de fapt, doar în puține puncte, vârfurile acelor dealuri. Acolo atomii celor două corpuri ajung atât de aproape încât se lipesc pe moment. Frecarea vine din ruperea acestor mici lipituri, iar și iar, cât timp corpul alunecă.
De aceea frecarea depinde de materiale și de cât de tare apasă un corp pe celălalt, dar aproape deloc de cât de mare e suprafața de contact.
Uneori e greu să pornești un lucru, dar mai ușor să-l ții în mișcare. Încearcă să împingi un dulap: primul pas cere cel mai mult efort. Frecarea care ține corpul pe loc e mai mare decât cea de când alunecă deja.
Frecarea e de partea ta
Mergi datorită frecării. Talpa împinge podeaua înapoi, iar podeaua, prin frecare, te împinge înainte. Pe gheață, unde frecarea e mică, talpa alunecă și nu mai ai de ce să te împingi.
Nodurile de la șireturi țin tot prin frecare. Creionul stă în mână, cuiul stă în perete, iar roțile unei biciclete pot porni și frâna doar pentru că se freacă de drum.
Ghetele de fotbal au crampoane care intră în iarbă, ca să nu aluneci când schimbi direcția. Mănușile de portar sunt acoperite cu un material moale și aderent, ca mingea să nu scape.
Desenul de pe cauciucurile mașinilor nu e decor. Împinge apa de sub roată. Fără el, pe ploaie, roata ar putea pluti pe o pojghiță de apă și mașina n-ar mai frâna.
Și vioara cântă din frecare. Arcușul, dat cu o rășină numită sacâz, prinde coarda, o trage puțin, o scapă, o prinde iar. De sute de ori pe secundă. Așa vibrează coarda.
Căldură și unsoare
Freacă-ți palmele repede. Simți căldura? Frecarea transformă mișcarea în căldură: atomii de la suprafață încep să se agite mai tare. Așa aprindeau oamenii de demult focul, frecând bucăți de lemn uscat.
Uneori vrem mai puțină frecare: în motoare, la balamale, la lanțul bicicletei. Atunci punem ulei sau unsoare, care despart suprafețele, ca ele să alunece una pe alta fără să se agațe.
Altă soluție sunt rulmenții: bile de oțel care se rostogolesc între două inele în loc să alunece. Rostogolirea pierde mult mai puțină energie decât alunecarea. De aceea și roata a fost o invenție atât de mare: un car pe roți se trage mult mai ușor decât o sanie pe pământ.
Fizicienii descriu frecarea printr-un număr, coeficientul de frecare. Cauciucul pe asfalt uscat are unul mare, gheața pe gheață unul foarte mic.
Fapt sau legendă?
„Navele spațiale se încing la întoarcerea pe Pământ mai ales din cauza frecării cu aerul.”
„O cărămidă alunecă la fel de greu pe o masă, fie că stă culcată, fie că stă pe muchie.”
„Pe o suprafață fără nicio frecare ai putea merge mai repede.”
Experiment: rampa și caietele lipite
De ce țin atât de tare caietele? Când tragi, paginile se strâng puțin una spre alta, ca un clește. Asta le apasă mai tare una de alta și mărește frecarea, care le strânge și mai tare. Fizicienii care au studiat fenomenul în 2016 au arătat că forța crește foarte repede cu numărul de pagini împletite.
Nu se știe încă
Multă vreme s-a spus că greutatea ta topește gheața de sub tălpi. Calculele arată că presiunea e mult prea mică pentru asta. Azi se crede că pe gheață există, natural, un strat subțire ca apa și că frecarea mai topește puțin. Cât contează fiecare explicație și cum arată exact acel strat, fizicienii încă discută.
Testul lui Kokodel
- Persson B. N. J. Sliding Friction: Physical Principles and Applications. Springer, 2000.
- Rosenberg R. „Why Is Ice Slippery?”. Physics Today, 2005.
- Alarcón H., Salez T., Poulard C. și colab. „Self-Amplification of Solid Friction in Interleaved Assemblies”. Physical Review Letters, 2016.
- Encyclopædia Britannica. „Friction”.