Ученые разгадали зловещую тайну обоев
Физики выяснили, почему приклеенные обои невозможно оторвать ровно, а при любых стараниях в руках все равно оказывается кусок бумаги треугольной формы
Физики выяснили, почему приклеенные обои невозможно оторвать ровно, а при любых стараниях в руках все равно оказывается кусок бумаги треугольной формы. Как сообщает "Газета.Ru", исследованию этого интригующего феномена посвятила свои усилия международная команда исследователей из Национального центра научных исследований (CNRS) во Франции, Университета Сантьяго в Чили и исследователей Массачусетского технологического института (MIT) в США.Педро Рейс вдохновился т.н. "проблемой обоев" вместе со своими чилийскими коллегами в ходе постоянного наблюдения треугольных обрывков от пластиковой обертки компакт-дисков.
Как показали предварительные эксперименты, треугольный обрывок обоев, остающихся у в руке при попытке отодрать старый слой бумаги, приклеенный к бетонному покрытию, – вещь абсолютно универсальная. Кроме того, данное явление наблюдается при всякой попытке оторвать кусок липкого покрытия (скотча, упаковочной ленты и т.д.) от поверхности.
Дальнейшие исследования продемонстрировали, что на форму обрывков влияют три фундаментальных свойства адгезивных пленок: степень их эластичности, энергия адгезии (энергия необходима для отрыва единицы площади пленки от единицы площади поверхности при вертикальном отрыве) и энергия образования надрыва или трещины в покрытии. Исходя только из этих параметров пленок, ученые смогли создать математическую модель, способную с большой точностью предсказать угол в основании треугольного фрагмента, формирующегося при отрыве различных липких пленок.
Ученые также выявили физическую подоплеку формирования треугольных отрывов. В тот момент, когда лента под действием физического усилия начинает отрываться от поверхности, напряжение этого отрыва концентрируется в тонком и узком участке на границе уже оторванной части и части, еще подлежащей отрыву. В соответствии с принципом минимума энергии, система пленка-поверхность стремится уменьшить напряжение. Достичь этого можно двумя способами: отрывом от поверхности и сокращением области отрыва.
Любой модельный эксперимент по отрыву пленки показывает, что природа не выбирает из этих вариантов какого-то одного – одновременный отрыв от поверхности и сокращение области отрыва позволяют пленке достичь наименьшего напряжения.
В то же время, форма обрывков неклейких материалов в ходе лабораторных экспериментов часто оказывалась далека от треугольной, и предсказать поведение таких разрывов ученым оказалось сложнее. Отсутствие ограничения энергии адгезии в данном случае, по словам специалистов, высвобождает в системе лишнюю степень свободы, а потому предсказание поведение разрыва в ходе приложения дальнейшего усилия в ряде простых моделей не представляется возможным. Потому ученые ограничились только клейкими материалами.