Почему соленая сырая дорога должна быть более скользкой, чем та же самая дорога?


9

Я ушел сегодня утром * по дороге, по которой я езжу каждый день, при любых погодных условиях. Прошлая ночь была морозной, поэтому дорога была засолена / покрыта песком, но поблизости не было видимых заморозков, она прогрелась от минимума за ночь, и дорога довольно интенсивно используется, нагревая ее и размалывая соль на поверхности. Но дорога была сырой.

Итак, почему соленая, влажная дорога будет хуже, чем та же самая дорога, только влажная?

Больше информации на всякий случай:

Я проезжал всего около 20 км / ч, и раньше я уже брал этот изгиб быстрее на мокрой дороге, на тех же шинах, когда опаздывал на поезд. Я следовал за гоночной линией (снаружи-внутри-снаружи), поэтому, хотя это довольно крутой поворот, моя линия не была жесткой.

Я не верю, что только что попал в жирный участок. Он чувствовал себя скользкий ( проходимый УЗП ) , когда я поднял себя до того , скользил поодаль. Кроме того, я беру почти одну и ту же линию каждый день

Это было около 8,9 км в этой поездке .


* Я в порядке, и велосипед тоже.


1
Возможно черный лед - вид, который вы не видите? Вы сказали, что это было влажно и поэтому не сухо.
Criggie

Я подозреваю, что это было на железнодорожной станции? Возможно ли что-то кроме воды + соли было на дороге?
Criggie

Я думаю, либо черный лед, либо вы поскользнулись на песке (в зависимости от того, где вы находитесь, они укладывают песок по-разному; в некоторых местах это может быть как езда на рыхлом песке). В любом случае, вы, вероятно, не должны ездить так, как будто вы мчитесь по холодной (возможно, обледенелой) влажной дороге; это просто рецепт разлива.
Бэтмен

@ Бэтмен Я бы не назвал 20 км / ч езда, как гонки (я бы догадался меньше, но GPS говорит чуть более 20). При прочих равных условиях гоночная трасса является самой безопасной на всех скоростях, потому что она выравнивает поворот, поэтому я использую их при езде аккуратно.
Крис Х

1
@ Криджи, здесь они используют каменную соль, так что там есть песок, но он грубый.
Крис Х

Ответы:


8

Оказывается, на самом деле за трениями стоит довольно интересная наука в присутствии воды и соли. Различные модельные системы демонстрируют, что растворы солей действительно являются лучшими смазочными материалами, чем обычная (дистиллированная) вода между резиной и другими материалами, и этого достаточно, чтобы иметь значение.

К сожалению, мало что было сделано для определения трения между настоящей резиной и настоящими мокрыми дорогами в присутствии соли. Но была некоторая работа над более идеализированными системами. Одним из наиболее ярких результатов являются эксперименты по смазыванию сырого натурального каучука Е.Л. Онг и А.Д. Робертс J. nat. Рабб. Res ,, 1 (1), 41-50 (1986). Таблица 5 (ниже) особенно интересна. Между сырым натуральным каучуком и перспексом коэффициент трения уменьшился с 4,1 в сухом виде, до 2,6 в мокром и 1,5 в мокром солевом растворе. Аналогичная тенденция наблюдалась для трения резина-резина. Другими словами, в этой системе в соленой воде примерно 60% сцепления по сравнению с чистой водой. От заголовка: «Движение клюшки имеет тенденцию происходить и максимально коэффициенты трения указаны "(мой акцент). Не ясно, верно ли это для всех случаев или только для солевых растворов, упомянутых в предыдущем предложении.

Онг и Робертс Таблица 5

Мой доступ к журналу не распространяется на ссылку 3 из этой статьи « Трение резины в водных растворах, содержащих ионы» , TPMortimer & KCLudema, Wear Volume 28, Issue 2, May 1974, Pages 197-206. Но реферат этой последней статьи гласит:

В случае смазывания водой черной резины при медленных скоростях и низких давлениях показано, что смазывающая способность воды улучшается при добавлении электролитов в воду. Считается, что отрицательные ионы из электролитического раствора накапливаются на каждой поверхности скольжения, отталкиваются друг от друга и препятствуют сближению двух поверхностей скольжения. Таким образом, между поверхностями скольжения существует более толстая водная пленка, чем если бы не было ионных слоев. Более толстая пленка приводит к уменьшенной вязкой силе сопротивления, меньшей, чем можно объяснить обычной гидродинамикой.

Снижение трения на ~ 40% по приведенной выше таблице достаточно, чтобы свести на нет разумный запас прочности, когда дело доходит до сцепления. Применив это к моему случаю, я подозреваю, что в игру вступил элемент невезения: что какое-то крошечное скольжение стало неустранимым, потому что общее трение было слишком низким. Это было бы особенно важно, поскольку ожидается, что динамическое (скользящее) трение будет ниже, чем трение качения, таким образом, требуется дополнительное сцепление для восстановления заноса по сравнению с его предотвращением.

Дальнейшее чтение:


У меня было подозрение, что когда я разместил вопрос, был реальный эффект, но я не знал. Я все еще хотел бы найти некоторые ссылки, которые более специфичны для дорожного использования (даже если автомобили), и приманка экспериментов сильна
Крис Х

3
Впечатляющая работа - В моей стране дороги никогда не засолены, вместо этого они стиснуты.
Criggie

1
Я не проверял ваши ссылки, но я был бы удивлен, если бы «ваше» трение не было функцией концентрации, с точкой насыщения как сингулярностью. В реальной ситуации вы не знаете концентрацию соли и ее изменение вдоль поверхности дороги из-за многих факторов. Например, капля воды с концентрацией соли, близкой или превышающей насыщение, будет вести себя как нефть.
StefG

@ StefG это хороший момент. Одна из ссылок дает несколько точек данных, показывающих изменение с концентрацией, но не идет к насыщению. Все концентрации, которые они показывают, имеют меньшее трение, чем чистая вода. Они также не учитывают смешивание дорожной грязи. Мой реальный случай фактически приводит к интересным явлениям, которые также не рассматриваются: NaCl гигроскопичен и образует порошкообразный слой на каждом кристалле, поскольку он вытягивает воду из воздуха; Кроме того, температура поверхности за ночь упала ниже точки росы воздуха и снова поднялась, сделав доступным больше воды.
Крис Х

1
@ Крис Х: Все еще не проверял ссылки, но обычно такие данные поступают из идеальных граничных условий. В вашем (нашем) случае я подозреваю, что другое различие связано с «уличным пределом» ситуации: (очень) тонкая пленка смеси соленой воды, то есть близкая к 2D-образцу. По сравнению с трехмерным образцом диффузионные процессы радикально изменены, что приводит к более высокому изменению концентрации соли, вплоть до «локального насыщения»; аналогично, влияние граничных явлений соленая вода / воздух или асфальт становится доминирующим - подобно тому, что вы упомянули о последствиях гигроскопической природы.
StefG
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.