Jaki jest współczynnik tarcia?

Tarcie to wytwarzająca ciepło siła rezystancyjna wytwarzana przez ruch dwóch stykających się ze sobą powierzchni. Jest to pośrednio produkt jednej z czterech znanych sił podstawowych. Tarcia systemu nie można ściśle określić na podstawie pierwszych teoretycznych zasad. Matematycznie wyrażenie tarcia obejmuje pojedynczą stałą, która obejmuje wszystkie czynniki sprawcze - współczynnik tarcia (COF), symbolizowany grecką literą μ. Równanie jest po prostu zapisane f _x = μ _x F, gdzie f _x określa formę i miarę tarcia, podczas gdy F jest siłą prostopadłą lub „normalną” wywieraną przez obie powierzchnie jedna na drugą.

Wszystkie współczynniki tarcia są bezwymiarowymi wielkościami skalarnymi; poszczególne czynniki przyczyniające się są odporne na pełne wyjaśnienie lub kwantyfikację. Podstawową siłą odpowiedzialną za większość tarcia jest również ta, która umożliwia tworzenie wiązań chemicznych - siła elektrostatyczna. Na pierwszy rzut oka może się wydawać, że grawitacja jest źródłem tarcia, ponieważ siła opadająca spowodowana grawitacją jest źródłem zmiennej F. W rzeczywistości jednak współczynnik jest miarą „lepkości” między dwiema powierzchniami i który jest określany na poziomie mikroskopowym przez ładunki elektryczne dążące do zapobiegania ruchowi przez „wiązanie” ich razem. Takie wiązanie jest charakterystyczne dla klejów stosowanych do cementowania dwóch powierzchni razem.

Tak jest w tym przypadku dobrze ilustruje nowoczesny polimer, politetrafluoroetylen (PTFE). Najbardziej znany pod swoją marką DuPont ™, Teflon®, PTFE wykazuje tylko bardzo słabo atrakcyjne siły elektrostatyczne dyspersji w Londynie. Daje to PTFE współczynnik tarcia wśród znanych trzech „najlepszych trzech” - około 0,05-0,10. Gdyby współczynnik tarcia był iloczynem grawitacji, chemia powierzchni nie miałaby znaczenia, a takie substancje, które nie byłyby tak ważne ekonomicznie jak one.

Istnieją sposoby obniżenia tarcia bez zmiany materiałów, z których wykonane są powierzchnie. Współczynnik tarcia dla układu można skutecznie zmniejszyć, zapewniając cienką warstwę smaru. Alternatywnie często jest możliwe zmniejszenie tarcia poprzez włożenie koca gazu między powierzchnie, co zmniejsza pozorny ciężar powierzchni na górze i eliminuje wady produkcyjne, takie jak chropowatość powierzchni. Zmiana ciężaru efektywnego obniża siłę normalną, a brak wad zmienia współczynnik tarcia; oba matematycznie obniżają wynikową siłę tarcia. Inżynierowie wykorzystali zjawisko warstwy gazowej do opracowania poduszkowca do podróży po powierzchni lądu i wody.