בקנה-מידה ננומטרי – מיליארדית המטר – חיכוך יכול להביא לידי מהומה לא קטנה בהתקנים זעירים המורכבים רק ממספר קטן של אטומים או פרודות. בשל יחס השטח-נפח הגבוה שלהם, ננו-חומרים רגישים במיוחד לכוחות חיכוך
בכדי להבין את תופעת החיכוך בקנה-מידה ננומטרי, צוות מהנדסים מאוניברסיטת וויסקונסין נאלץ לחשוב בגדול. חיכוך הינו כוח הפועל בכל מערכת בה חלקים נעים באים במגע זה עם זה; ככל ששטח המגע גדול יותר, כך גדול יותר הכוח. בקנה-מידה ננומטרי – מיליארדית המטר – חיכוך יכול להביא לידי מהומה לא קטנה בהתקנים זעירים המורכבים רק ממספר קטן של אטומים או פרודות. בשל יחס השטח-נפח הגבוה שלהם, ננו-חומרים רגישים במיוחד לכוחות חיכוך.
אולם, לחוקרים יש קושי בתיאור החיכוך במידות כה קטנות מכיוון שתיאוריות קיימות אינן מהימנות מספיק עבור פעילותם המעשית של ננו-חומרים. באמצעות הדמיות מחשב, קבוצת המחקר הראתה כי חיכוך ברמה האטומית מתנהג בדומה לחיכוך הנוצר בין עצמים גדולים. חמש מאות שנים לאחר שליאונרדו דה-וינצי גילה את החוקים הבסיסיים של החיכוך עבור עצמים גדולים, צוות המחקר הראה כי חוקים דומים מאוד פועלים גם ברמה הננומטרית. הצוות, בראשותה של Izabela Szlufarska, פרופסור למדע החומרים ולהנדסה, פרסם את ממצאיו בגיליון פברואר של כתב-העת המדעי Nature.
תיאוריות נוכחיות לגביי חיכוך ננומטרי מבוססות על הרעיון כי משטחים ננומטריים הינם חלקים, אולם, במציאות, המשטחים דומים יותר לרכס-הרים, בו כל פסגה מתאימה לאטום או פרודה יחידה.
צוות המחקר ביצע הדמיות מחשב שהתייחסו לננו-חומרים כאוסף של אטומים, תוך כדי מעקב פרטני אחר מיקומם ופעולות-הגומלין שלהם לכל אורך תהליך ההחלקה. “לראשונה, דימינו חיכוך בממדים דומים ביותר לתנאי-ניסוי בעודנו משמרים את ההפרדה האטומית ואת פעולות-הגומלין המעשיות ביניהם,” מסבירה החוקרת.
הצוות גילה חוקים בסיסיים של חיכוך ננומטרי. הם גילו כי החיכוך יחסי למספר האטומים המגיבים בין שני משטחים ננומטריים. ההדמיות של החוקרים הראו כי, ברמה הננומטרית, חומרים הבאים במגע זה עם זה מתנהגים יותר כעצמים מחוספסים גדולים המתחככים זה בזה מאשר שני משטחים חלקים לחלוטין, כפי שסברו קודם לכן. “כאשר אתה מתבונן בזה קרוב יותר, המשטח מורכב מאטומים, כך שהמגע הוא בעצם מחוספס,” מסבירה החוקרת.
המידע שנאסף מההדמיות של החוקרים תואם במידה רבה את המידע הניסיוני שהצטבר בעבר – דבר שמודלים קודמים כשלו בו. החוקרים מקווים להשתמש בהדמיות ככלי להבנת המנגנונים המשפיעים על החיכוך, הן ברמה המיקרוסקופית והן בזו המיקרוסקופית.
“אף אחד לא מסוגל כיום לתת תחזית מהימנה לגביי חיכוך צפוי או לתכנן חומרים בעלי תכונות חיכוך רצויות – אנו מדדנו מספר רב של מקדמי חיכוך עבור חומרים שונים, אך לא באמת ברור כיצד לייחס אותם לתכונותיהם של החומרים,” היא מסבירה. מקורו של החיכוך הוא באמת תחום מחקר פתוח וצומח.”
הידיעה המקורית מהאוניברסיטה
12 תגובות
רענן:
שאלותיך מבוססות על עירוב מושגים בסיסי בין מטען חשמלי לבין מתח חשמלי.
מדוע אתה שואל מניין מקבלים חלקיקים את מטענם החשמלי ואינך שואל מניין הם מקבלים את המסה שלהם?
דע לך שהשאלות דומות מאד. הן אינן חסרות משמעות אבל עליך עוד ללמוד הרבה (המון!) כדי להתחיל לחשוב עליהן ברצינות.
אבל מה? שים לב שאמרתי שעליך ללמוד כדי לחשוב עליהן ברצינות – לא אמרתי שהלימודים ייתנו לך את התשובה וזאת כיוון שהתשובה עדיין אינה ידועה.
תוכל ללמוד איך המטען של האלקטרון מתקבל ממטען הקווארקים המרכיבים אותו אבל אז תשאל – ובצדק – ומניין מקבלים אלה את מטענם.
תורת המיתרים מנסה לענות על שאלות אלו.
א בן נר. בוקר טוב.
בית המשפט גם הוא יטען לחפותו. והמנעול לא באמת נועל אותו כי שום דבר לא נוגע שם בתוך המנעול או בסורגים.
לקצב היה מגע מחשמל עקב הדחיה החשמלית שבנויטרונים שלו קיבלתי זרם סטטי והיה חיכוך נעים
רבותי המלומדים.
אם אמנם נכונים דבריכם כי "מגע ממש" לא קיים, והדברים אכן גם מקובלים על דעתי, הרי שלדבר ישנה משמעות משפטית מרחיקת לכת. למשל, הנשיא לשעבר, קצב, יוכל לטעון כי "לא נגע ממש" ב"מעלילות" כדבריו ולפיכך, יטען לחפותו המשפטית, לפחות מאשמת הנגיעה.
לא משנה אם הוא מושג יסודי או לא, השאלה היא מאיפה המטען מגיע? הרי החשמל צריך להגיע ממקור כלשהו (רידינג /בטריה לדוגמא), אקסיומה זה מושג מתמטי לא פיזיקלי.
היי רענן,
לפי הבנתינו עתה (אם נתעלם לרגע מהאיחוד בין שלושת הכוחות החזקים..), הכוח החשמלי הוא מושג יסוד.
אבל מאיפה מגיע החשמל/מטען החשמלי (בין אם שלילי ובין אם חיובי) שנמצא באלקטרונים/ניוטרונים?
רענן:
אתה רוצה לומר לנו שבאמת לא ידוע לך שכוחות המשיכה והדחיה החשמליים הם כוחות הפועלים בין מטענים חשמליים ולא בין בטריות?
הפרוטונים והאלקטרונים טעונים חשמלית.
האלקטורונים טעונים שלילית והפרוטונים חיובית.
מכיוון שהאלקטרונים נמצאים בחלקו החיצוני של האטום, המפגש בין שני אטומים מפגיש בדרך כלל את האלקטרונים שלהם ומכאן הדחייה שעליה דיבר נקודה (שני מטענים בעלי אותו סימן דוחים זה את זה)
לנקודה : איך כוחות חשמליים דוחים? מאיפה מגיע החשמל? לא היה הדמיה הזאת בטריה.
אכן , מה הוא מגע אמיתי בין שני עצמים ?
לנקודה:
יש להוסיף גם כוחות המשיכה החשמליים בין החלקיקים (בנוסף לכוחות הדחייה אותם ציינת).
דווקא הסרט המטופש והספקולטיבי "בליפ" דווקא חינך את ההמונים כי שום דבר לא נוגע בשום דבר.
רק להזכיר כמו שכולם יודעים, שב"מגע" הכוונה לכוחות חשמליים שדוחים אטום אחד מאטום שני. אין שום דבר שנוגע בדבר אחר, כמו שילדים קטנים רגילים לחשוב.