Dlaczego słona, wilgotna droga byłaby bardziej śliska niż ta sama, po prostu wilgotna?


9

Zjechałem dziś rano * na drodze, którą jeżdżę każdego dnia, w każdych warunkach pogodowych. Ostatnia noc była mroźna, więc droga była zasolona / utwardzona, ale w pobliżu nie było widocznego szronu, rozgrzał się od minimum nocy, a droga jest dość intensywnie używana, zarówno ogrzewając ją, jak i mieląc sól na powierzchnię. Ale droga była wilgotna.

Dlaczego więc słona, wilgotna droga byłaby gorsza niż ta sama droga tylko wilgotna?

Więcej informacji, na wszelki wypadek:

Jechałem tylko z prędkością około 20 km / h i wcześniej pokonywałem ten zakręt szybciej na mokrej nawierzchni, na tych samych oponach, gdy spóźniłem się na pociąg. Podążałem za linią wyścigową (na zewnątrz-wewnątrz-na zewnątrz), więc chociaż jest to dość ciasny zakręt, moja linia nie była ciasna.

Nie sądzę, że właśnie trafiłem w oleistą łatę. Czułem się ślisko pod stopami ( chodzenie po SPD ), kiedy podniosłem się, ślizgając się trochę. Również codziennie używam tej samej linii.

Było to około 8,9 km w tej przejażdżce .


* Mam się dobrze, podobnie jak rower.


1
Może czarny lód - taki, którego nie widać? Powiedziałeś, że jest wilgotny i dlatego nie jest suchy.
Criggie

Podejrzewam, że to przy stacji kolejowej? Czy to możliwe, że na drodze było coś innego niż woda + sól?
Criggie

Sądzę, że albo czarny lód, albo poślizgnąłeś się na żwirze (w zależności od tego, gdzie jesteś, układają je inaczej; w niektórych obszarach może to być jazda na luźnym piasku). W każdym razie prawdopodobnie nie powinieneś jechać tak, jakbyś ścigał się na zimnej (prawdopodobnie oblodzonej) mokrej drodze; to tylko przepis na wyciek.
Batman,

@ Batman Nie nazwałbym 20 km / h jazdy konnej jak wyścigi (zgadłbym mniej, ale GPS mówi nieco ponad 20). Wszystkie inne rzeczy, które są równe, linia wyścigowa jest najbezpieczniejsza przy wszystkich prędkościach, ponieważ prostuje zakręt, dlatego używam ich podczas łagodnej jazdy.
Chris H

1
@ Criggie tutaj używają soli kamiennej, więc jest tam żwir, ale jest szorstki.
Chris H

Odpowiedzi:


8

Okazuje się, że za tarciem w obecności wody i soli kryje się dość interesująca nauka. Różne systemy modelowe pokazują, że roztwory soli naprawdę są lepszymi środkami smarnymi niż zwykła (destylowana) woda między gumą a innymi materiałami i wystarczająco dużo, by mieć znaczenie.

Niestety niewiele zrobiono, jeśli chodzi o tarcie między prawdziwą gumą a prawdziwymi mokrymi drogami w obecności soli. Ale były prace nad bardziej wyidealizowanymi systemami. Jednym z najbardziej wyraźnych wyników są eksperymenty dotyczące smarowania surowego kauczuku naturalnego E.L. Ong i AD Roberts J. nat. Rubb Res ,, 1 (1), 41-50 (1986). Tabela 5 (poniżej) jest szczególnie interesująca. Pomiędzy surową naturalną gumą i Perspeksem współczynnik tarcia zmniejszył się z 4,1 w stanie suchym do 2,6 w stanie mokrym i 1,5 w stanie mokrym w roztworze soli. Podobny trend zaobserwowano dla tarcia guma na gumie. Innymi słowy, w tym systemie w słonej wodzie jest około 60% przyczepności w porównaniu do czystej wody. Z podpisu: „Ruch wbijany zwykle występował i był maksymalny podane są współczynniki tarcia "(mój nacisk). Nie jest jasne, czy dotyczy to wszystkich przypadków, czy tylko roztworów soli, o których mowa w zdaniu poprzedzającym.

Tabela Ong & Roberts 5

Mój dostęp do dziennika nie obejmuje odniesienia 3 z tego artykułu, Tarcie gumy w wodnych roztworach zawierających jony , TPMortimer i KCLudema, Wear Volume 28, Issue 2, May 1974, Pages 197-206. Ale streszczenie tego ostatniego artykułu stwierdza:

W przypadku smarowania wodnego czarnej gumy przy niskich prędkościach i niskich ciśnieniach wykazano, że zdolność smarowania wody jest zwiększona przez dodanie do niej elektrolitów. Uważa się, że jony ujemne z roztworu elektrolitycznego gromadzą się na każdej powierzchni ślizgowej, odpychają się nawzajem i zapobiegają zbliżeniu dwóch powierzchni ślizgowych. Zatem pomiędzy powierzchniami ślizgowymi istnieje grubszy film wodny, niż gdyby warstwy jonowe nie istniały. Grubszy film powoduje zmniejszenie lepkiej siły oporu, mniejszej niż można to wytłumaczyć konwencjonalną hydrodynamiką.

Zmniejszenie tarcia o ~ 40% w stosunku do powyższej tabeli jest wystarczające, aby zneutralizować rozsądny margines bezpieczeństwa, jeśli chodzi o przyczepność. Podejrzewając to w moim przypadku, podejrzewam, że pojawił się element nieszczęścia: że mały poślizg stał się niemożliwy do odzyskania, ponieważ ogólne tarcie było zbyt niskie, szczególnie w przypadku, gdy oczekuje się, że tarcie dynamiczne (poślizgowe) będzie niższe niż tarcie toczne, dlatego potrzebna jest dodatkowa przyczepność, aby odzyskać poślizg w porównaniu z unikaniem go w pierwszej kolejności.

Dalsza lektura:


Podejrzewałem, że wywołał to prawdziwy efekt, ale nie wiedziałem. Wciąż chciałbym znaleźć pewne referencje, które są bardziej specyficzne dla użytkowania na drodze (nawet jeśli samochody), a pokusa eksperymentowania jest silna.
Chris H

3
Imponująca praca - w moim kraju drogi nigdy nie są solone, a zamiast tego są zacierane.
Criggie

1
Nie sprawdziłem twoich referencji, ale zdziwiłbym się, gdyby „twoje” tarcie nie było funkcją koncentracji, z punktem nasycenia jako osobliwością. W swojej prawdziwej sytuacji na żywo nie znasz stężenia soli i jej zmienności na powierzchni drogi, z powodu wielu rzeczy. Np. Poślizg wody o stężeniu soli bliskim lub większym niż nasycenie zachowałby się jak olej.
StefG,

@StefG to dobra uwaga. Jedno z odniesień podaje kilka punktów danych pokazujących zmienność w zależności od stężenia, ale nie przechodzi w nasycenie. Wszystkie pokazywane stężenia mają mniejsze tarcie niż czysta woda. Nie uwzględniają również zmieszanego brudu drogowego. Mój prawdziwy przypadek prowadzi do interesujących zjawisk, których również nie rozwiązano: NaCl jest higroskopijny i tworzy warstwę proszkową na każdym krysztale, gdy pobiera wodę z powietrza; ponadto temperatura powierzchni spadła przez noc poniżej punktu rosy powietrza i ponownie wzrosła, udostępniając więcej wody.
Chris H

1
@Chris H: Wciąż nie sprawdzałem referencji, ale zwykle takie dane pochodzą z idealnych warunków brzegowych. W twoim (naszym) przypadku podejrzewam, że inna różnica wynika z „limitu ulicy” sytuacji: (bardzo) cienki film mieszanki słonej wody, tj. Zbliżony do próbki 2D. W porównaniu z próbką 3D procesy dyfuzji są radykalnie zmieniane, co prowadzi do wyższych zmian stężenia soli, aż do „lokalnego nasycenia”; podobnie dominuje wpływ zjawisk granicznych słona woda / powietrze lub - / asfalt - podobnie jak wspomniałeś o konsekwencjach natury higroskopijnej.
StefG,
Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.