Wir wissen schließlich, warum es So verdammt schwer, Telefonbücher auseinander zu ziehen ist

Vor einigen Jahren versucht die Mythbusters berühmt, zwei dicke Telefonbücher mit Seiten eng verzahnt zu trennen. Sie konnte es nicht. Wissenschaftler wissen, es ist wegen der enormen Mengen an Reibung erzeugt werden, aber genau wie diese Reibung entsteht, ist ein seit langem Rätsel. Ein neues Papier von französischen Forschern folgert, dass es auf die Anzahl der Seiten, ihrer Stärke und die Größe der Überlappungsbereich (Kontakt-) zwischen den Blättern kommt.

Studien der Reibung datieren zurück bis ins 15. Jahrhundert, als Leonardo da Vinci schrieb Journaleinträge beschreibt seine Experimente mit verschiedenen Objekten gleiten entlang der schiefen Ebene. Guillaume Amontons und Charles August de Coloumb auf, dass die Arbeit in den folgenden Jahrhunderten gebaut, und Physiker haben weiterhin ihr Verständnis für die Gesetze der Reibung seitdem zu verfeinern.

Die meisten von uns sofort denken Sie an abrasiven Reibung – die Art, die produziert wird, wenn Sie zum Beispiel einen Holzblock über Sandpapier, reiben. Aber es gibt auch Haftreibung, wie wie Kautschuk mit Asphalt Anleihen. Denken Sie immer Kaugummi klebte an Ihren Schuh an einem heißen Tag; Jedes Mal, wenn Sie einen Schritt machen, verlangsamt die Klebrigkeit des Zahnfleisches Sie ein bisschen. Geht es um überlappende Telefonbücher, die Reibung ist so stark, es kann ein Auto aus dem Boden heben.

Hector Alcaron und Frederic Restagno, beide mit der Université Paris-Sud, zusammen mit Kollegen, ein mathematisches Modell zu entwickeln, das das Geheimnis ein für allemal lösen könnte. Sie nahmen Paare Booklets unterschiedlicher Stärke (zwischen 12 und 100 Seiten) und verschachtelt, sie messen die Kraft ausgeübt wird, als sie versuchten, die Broschüren zu trennen.

Sie hat gerade ihre Ergebnisse in Physical Review Lettersveröffentlicht. Insbesondere fanden sie, dass sogar ein leichter Anstieg der Anzahl der Seiten einen drastischen Effekt hatte auf wie viel Kraft erforderlich, um die Telefonbücher zu trennen war. Dies gelte auch dann, wenn sie den Bereich der Überlappung (Kontakt zwischen den Seiten) erhöht. Beide Faktoren beeinflussen die Winkel der Teile des Blattes am nächsten an der Wirbelsäule. Je steiler der Winkel, desto mehr Kraft benötigt, um die Seiten zu trennen. Und je mehr Seiten gibt, die steiler, die Winkel werden. Wie David Ehrenstein bei Physik Focus schreibt:

Der Schlüssel für den Effekt ist, dass die Seiten nicht parallel sind wie sie aus der Bindung in Richtung Überlappungsbereich Fan, so dass die Trennung von Buch Kraft auf jeder Seite in einem leichten Winkel angesetzt wird. Wegen dieser Winkel trägt die Trennung Kraft der "normalen" Kraft, die senkrecht zu den Seiten steht. Dieser kleine Normalkraft infolge ziehen auf jeder Seite trägt der Kraft auf jeder Seite unten, damit die totale Normalkraft (und damit die Reibung) auf einer inneren Seite sind viel größer, als man erwarten könnte.

Und da haben Sie es. Das gleiche Prinzip kann man in eine Falle chinesischer Finger – die Art, die um den Finger zieht, wenn Sie versuchen, ihn herauszuziehen — und wie Segler ein Schiffes festmachen durch Umwickeln ein dickes Seil um eine Ankerwinde.

[Physical Review Letters]

Bilder: Alarcon, H. Et al./Physical Review Letters.