Техника - молодёжи 1977-03, страница 20

ПОДРОБНОСТИ ОТКРЫТИЙ

ДРУГ ИЛИ ВРАГ

Случай подстерег экспериментаторов летом, когда заметно опустели лаборатории, а работа стихла, шла как бы по инерции. И опыт-то был рутинный, рядовой: на установке исследовали полиэтилен, трущийся в паре со сталью ШХ-15. Условия такие: глубокий вакуум, низкая температура (—196° С) и одновременное облучение атомами гелия. Ничто не предвещало никаких сюрпризов. И вдруг стрелка прибора, фиксирующая силу трения, наперекор здравому смыслу поползла к нулю. Сила трения исчезала на глазах, и поверить в это чудо сразу, без сомнений экспериментаторы, конечно, не могли.

Первое, что приходит в голову в таких случаях, — вышел из строя измерительный прибор, разорвалась где-то цепь. Нет, все оказалось в полном порядке, но, как это ни трудно объяснить, коэффициент трения скольжения уменьшался от начального значения 0,2 в 150—200 раз. Еще никому в мире не удавалось получить таких результатов1 Как только облучение прекращалось, коэффициент за 3—5 минут возрастал до своего первоначального значения. То же происходило при быстром напуске атмосферы. То, что это закономерный результат, а не курьезная ошибка, которыми так изобилует история науки, выяснилось позже, после сотен экспериментов. И «эффект аномально низкого трения», будто бы случайно открытый советскими исследователями, оказался еще одним шагом к познанию трения — многоликого и вездесущего явления, преследующего нас буквально на каждом шагу...

Не подмажешь—

не поедешь!

Еще в 1508 году, изучая поведение кораблей при спуске со стапеля, Леонардо да Винчи заметил, что «способность тел к скольжению различна, поэтому трение имеет различную величину. Тела с более гладкой поверхностью имеют меньшее трение. Всякое трущееся тело оказывает при трении сопротивление, равное одной четверти своего веса, при условии соприкосновения ровной плоскости с полированной поверхностью». Великий Леонардо первым ввел понятие коэффициента трения, но считал его вопреки истине величиной постоянной.

Минуло более двухсот лет, прежде чем ученые вновь заинтересовались природой трения. К тому времени изобрели уже механические часы, англичанин Севери получил патент на первый двигатель, Дени Папен пришел к мысли о поршневой машине, работающей на пару, а во Франции Гильом Амонтон, конструируя тепловой двигатель — «огненную мельницу», — формулирует знаменитый закон: сила трения прямо пропорциональна нагрузке. Причем, разбираясь в механизме скольжения поверхностей друг относительно друга, он приходит к выводу, что трение возникает в результате попадания выступов одного тела во впадины другого—подобно велосипедной цепи, перекатывающейся по зубчатому колесу.

В конце XVIII века машиностроение во Франции достигло небывалого размаха. Академия проявляет большой интерес к вопросам трения, так как силы сопротивления в передающих звеньях машин были слишком велики по сравнению с движущими силами.

За лучшую работу в области трения Французская академия назначает премию в 1000 ливров. Позднее вознаграждение увеличили вдвое.

В 1779 году за дело принимается Шарль Кулон. Он выезжает в порт Рошфор, где ставит свои знаменитые эксперименты. Спустя два года выходит его труд «Теория простых машин», за который французский физик и получает удвоенную премию академии.

Кулон четко разделяет понятия трения покоя и трения движения, обращая внимание на то, что при равномерном движении силу трения надо рассматривать как функцию скорости. Причем с увеличением быстроты движения сила трения уменьшается. После многочисленных экспериментов с различными материалами Кулон определяет: их коэффициенты трения зависят от шероховатости поверхностей и даже от состояния атмосферы. Блестящий ученый и талантливый инженер высказал мысль о двойственности природы трения, введя слагаемое, учитывающее молекулярное взаимодействие. Кулон обобщил закон Амон-тона.

Но если, по Кулону, трение обусловлено сцеплением поверхностных неровностей (подобно поведению двух сцепленных щеток), а Амонтон объяснял его происхождение как подъем одного тела по не