Oplossing voor wrijving die zijn boekje te buiten gaat

Wetenschappers in Frankrijk en Zwitserland hebben een model ontworpen dat het wrijvingsgedrag van vellen papier, zoals dat in een boek, kan voorspellen. Het onderzoek is gestart bij het ‘Flexible Structures Laboratory’ van de École polytechnique fédérale de Lausanne. 

Wrijvingsinteractie

“Aanvankelijk dachten we dat de kracht die nodig was om twee vellen te buigen gewoon twee keer zo groot was als die van één vel,” zegt Samuel Poincloux, een postdoc, en een van de betrokken onderzoekers. “Maar we ontdekten dat wanneer je meerdere vellen op elkaar stapelt, de vergelijking niet langer lineair is door de wrijvingsinteractie tussen de vellen. Dat betekent dat de weerstand tegen vervorming sneller toeneemt dan het aantal vellen”, zegt Poincloux in de onderstaande video: 

Poincloux en zijn collega’s wisten dat er energie verloren gaat als de vellen vervormen, maar ze wisten niet precies hoeveel. Bestaande computermodellen houden geen rekening met wrijving in configuraties met veel raakvlakken. “Het buigen van een boek creëert wrijvingskrachten tussen de afzonderlijke vellen. Die wrijving kan niet worden verwaarloosd”, zegt Poincloux. 

Europese samenwerking

Daarop namen de Zwisterse onderzoekers contact op met de École Polytechnique in Palaiseau (ten zuiden van Parijs), een goed voorbeeld van Europese samenwerking. Op de Franse onderzoeksinstelling was Basile Audoly, een specialist in elasticiteit en geometrie, degene die zijn collega’s hielp met het modelleren van sterk elastische structuren. Het onderzoeksteam was uiteindelijk in staat om de resultaten van hun laboratoriumexperimenten te voorspellen met behulp van een nieuwe theorie waarin het effect van wrijving is verwerkt. “Ons werk zou als basis kunnen dienen voor het beschrijven van het gedrag van meerlaagse materialen zoals grafeen”, vertelt Poincloux.

Dissipatieve energie

Dit mechanisme van dissipatieve energie (energie die verloren gaat aan de omgeving) zou kunnen worden aangewend om nieuwe reeksen goedkope en efficiënte dempers in machines en apparaten te ontwerpen.

Het onderzoek is gepubliceerd in Physical Review Letters, een Amerikaans wetenschappelijk tijdschrift op het gebied van de natuurkunde. 

Lees over het belang van samenwerking tussen buurlanden in Europa.