A haj tapadása

A kapilláris tapadás egy fizikai mechanizmus, amely két érintkező testet kapillaritással fenntart egy vékony folyadékfólián keresztül . Ez az a mechanizmus, amely lehetővé teszi a pók vagy a hangya mozgását a mennyezeten, ez az oka a homokszemek összetartásának , és ez megmagyarázza, miért tűnik a haj beragadtnak, amikor kijut a zuhany alól.

Gépezet

Két objektum közötti folyadékfólián keresztüli vonzalom elsősorban a Laplace-nyomásnak szokásos körülmények között, és közvetlenül a felületi feszültségnek is köszönhető. Ha a két objektum ízületét nézzük, a folyadék egy kis hidat (kapilláris hidat képez) alkot a kettő között.

A Laplace nyomás hozzájárulása

A folyadék és a szemcsék közötti határfelület görbületi sugarú . Valóban, a görbület kifelé fordult, ezért negatív. A Laplace nyomást megírják, hol van a folyadék és a szilárd anyag közötti felületi feszültség . $-R$ ${\ displaystyle P = - {\ frac {\ gamma} {R}}}$ $\gamma$

A folyadékban lévő nyomás ezért alacsonyabb, mint a légköri nyomás. Ez a nyomáskülönbség vonzást generál a két objektum között, amely hajlamos összetartani őket.

A felületi feszültség közvetlen hozzájárulása

A kapilláris híd teljes tövén keresztül ható laplace-nyomás mellett (és ezért sugárának négyzetével arányos hozzájárulással) a folyadék felületi feszültsége is hozzájárul a kapilláris híd kerületéhez (arányos a sugár). Ez a hozzájárulás a mindennapi életben általában elhanyagolható. Ennek ellenére kis mértékben dominánssá válhat, például a mikrofluidikában.

Peel ellenállás

Az alacsony viszkozitású folyadékon, például a vízen keresztüli kapilláris tapadás nagyon nem hatékony. Valóban, a kapillaritás által tapadó homokszemektől való megszabaduláshoz a napi tapasztalatok azt mondják, hogy elég megporozni, vagyis nyírni. A ragasztó hatékonysága érdekében meg kell tartania a rá nehezedő bármilyen feszültséget (hámlás, tapadás, nyírás stb. ). A cikk további része összehasonlítja a két szilárd anyag elválasztásához szükséges feszültséget, amelyek feszültségben és nyírásban kapilláris hatással összetartanak. A számítást két homokszem példáján végezzük, amelyek egy vízrétegnek köszönhetően összetartanak.

Számítás feszültségben

A Laplace erő felelős a homokszemek közötti vonzódásért. A homokszemcsék kohéziójának kiszámítása korlátot ad . ${\ displaystyle \ Delta P = {\ frac {\ gamma} {\ delta}} \ sin \ beta \ simeq {\ frac {7.10 ^ {- 2} .1} {10 ^ {- 5}}} \ simeq 7 \ 000 \ {\ text {Pa}}}$

Ez a statikus erő.

A számítást általános esetben a két lemez közötti normál erő viszkózus folyadékban végzi .

Számítás nyírással - Viszkozitás hatása

Nyírásban az a tény, hogy a homokszem az aljzaton csúszik, vízáramlást indukál a két szilárd anyag között. Az áramlás miatti szóródás adja meg a homokszem eltávolításához szükséges stresszt.

A nyírás a sebesség változása egy adott vastagságon. Méretileg megírhatjuk, hol van a nyírási sebesség . Ha a sebesség másodpercenként egy centiméter nagyságrendű . ${\ dot \ gamma}$ ${\ displaystyle {\ dot {\ gamma}} \ simeq {\ frac {v} {\ delta}}}$ $v$ ${\ displaystyle {\ dot {\ gamma}} \ simeq {\ frac {10 ^ {- 2}} {10 ^ {- 5}}} \ simeq 10 ^ {3} s ^ {- 1}}$

A stressztűrő folyni arányos a viszkozitás: . Az ellenállás törzs a következő: . ${\ displaystyle \ sigma = \ eta {\ dot {\ gamma}}}$ ${\ displaystyle \ sigma = \ eta {\ dot {\ gamma}} = 7.10 ^ {- 2} .10 ^ {3} \ simeq 70 \ {\ text {Pa}}}$

Végül a nyírószilárdság százszor kisebb, mint a szakítószilárdság. Ezért ez a második érték korlátozza a homokszem tapadását. Ezért a víz nem jó ragasztó. Sőt, ez a korlátozás arányos a viszkozitással. Tehát a méz sokkal jobban tapad, mint a víz.

Belső linkek