מכל מלמדײ השכלתי (duchifat) wrote,
מכל מלמדײ השכלתי
duchifat

Category:
Лет 10-12 назад, когда я занимался трением, я ставил для себя задачу разобраться в противоречии: почему сухое трение столь универсально и вездесуще, но закон сухого трения (Кулона-Амонтона) не выводится ни из каких фундаментальных физических принципов?

Я считал, что лет 10 назад я придумал способ, как формально вывести закон сухого трения из фундаментальных урaвнений. Способ простой. Идея в том, чтобы свести его по статусу к таким линейным законам, как закон Ома, закон линейной вязкости, закон Фика для диффузии и теплопереноса. Все эти законы выводятся из линейных соотношений неравновесной термодинамики Онзагера. Поэтому вопрос в том, как свести закон сухого трения (т.е. Кулона-Амонтона) к линейному закону вязкого трения. При вязком трении сопротивление пропорционально скорости, и это естественно. При сухом трении сопротивление пропорционально нагрузке, и это непонятно (конечно, есть объяснения этого, но они не из фундаментальных принципов, а скажем, из статистики шерховатости поверхности).

Чтобы это сделать, нужно рассмотреть малый параметр, т.е. двумерный интерфейс нужно понимать как предел трехмерной вязкой среды. Потому что интерфейс крайне анизотропен - нормальная сила вызывает лишь небольшую деформацию, а тангенциальная сила вызывает большое смещение. Если ввести соответствующий малый параметр, то тензор вязкости вырождается таким образом, что тангенциальная и и нормальная компоненты силы пропорциональны друг другу.

Я это рассуждение даже опубликовал (например, ур-я 39-41 здесь: https://www.mdpi.com/1099-4300/12/6/1345/htm), но интереса это ожидаемо не вызвало. То есть никто мне не сказал, что в моем рассуждении есть грубые ошибки, но никто и не сказал, что оно правильно и важно или интересно. :)

Если не формально, а физически, то я имею в виду следующее: в анизотропной вязкой среде вы прикладываете вектор силы, и получаете скорость (не обязатально в том же направлении). Интерфейс - это особая вырожденная среда, где двигаться можно только в одном направлении (вдоль поверхности), что означет фиксированное направление силы, т.е. постоянноe соотношение нормальной и тангенциальной компонент, и любую по абсолютному значению скорость в направлении вдоль поверхности.

Какой смысл в сведении трения к такой странной среде с анизотропией, разве это что-то объясняет? Я считаю, что да, поскольку линейный (анизотропный) закон вязкости следует из термодинамических соотношений между силами и потоками (в неравновесной термодинамике). В отличие от закона сухого трения, который просто берется с потолка. Подозреваю, что не все видят смысл в таких рассуждениях, поскольку многие считают, что смысл имеет только то, что можно проверить экспериментально (и даже математические доказательства люди хотели бы проверять экспериментально). А в этом случае притянуть за уши какой-нибудь эксперимент сложно (хотя возможно).

Ну и как-то последние лет 7 я к этому не возвращался и даже уже стал подзабывать детали того рассуждения.

На тот же вопрос (почему трение фундаментально, но из фундаментальных законов физики не выводится, да и вообще, обычно не изучается физиками, а только материаловедами и инженерами), я обнаружил также ответ историко-культурного толка. Начиная с Галилея, физика - наука о моделях природы (а не о самой природе, хотя, конечно, модели соотнoсятся с экспериментами). Иногда говорят так: Галилей стал изучать "явления" (phenomena), а не "происшествия" (occurrences). Под явлениями в философии понимается нечто, за чем стоят сущности. Другими словами, после-галилеева физика изучает идеализированные явления. А при идеализации все неидеальное, внешнее, мешающее, нужно отбросить. В частности, нужно отбросить трение, чтобы осознать, что тела вечно движутся по инерции без воздействия силы на них (что Галилей и понял). Трение оказалось не феноменом, а эпифеноменом, сопутсвующим явлением. У трения нет единственной причины и единственного механизма, но разные механизмы приводят к одному и тому же линейному упрощению.

Есть люди, которые скажут, что такие линейные модели и упрощения физика не изучает, потому что они слишком примитивны и не интересны, XVIII век. Как сказал знаменитый физик, науки делятся на физику и коллекционирование марок (то есть дедуктивное объяснение реальности и систематизацию отдельных разнородных фактов). Но я думаю, что это не совсем так. Только в последние десятилетия философия науки приходит к пониманию условности разделения наук на дедуктивные и описательные (номотетикa и идеография, в других терминах).

Tемы эти что-то не вызывают ни понимания, ни интереса среди специалистов по трению, которых обычно интересуют совсем другие сложные вопросы. :) Ну и я, в общем, тоже, подутратил к ним интерес - пропагандировать эти идеи что-то не хочется.
Tags: science
Subscribe

  • (no subject)

    Согласно Карлу Юнгу, есть вертикальные причинные связи между событиями и есть горизонтальные - синхроничность. (Единственное, увлекаться поиском…

  • (no subject)

    Читаю вот этот странный сайт https://kniganews.org нигде не написано, кто автор. Явно человек хорошо понимаюший проблемы современной физики. Кто…

  • (no subject)

    Немного эзотерики в ленту. Если вы интересуетесь юнговской синхронией (это я тут с одной знакомой преподавательницей танцев из Питера обсуждал), то…

  • Post a new comment

    Error

    Comments allowed for friends only

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments