Zjawisko stick-slip odnosi się do ruchu szarpiącego, który występuje, gdy dwa ciała stałe przesuwają się względem siebie. Efekt ten występuje, gdy przemieszcza się ciało stałe, którego tarcie statyczne jest znacznie większe niż tarcie ślizgowe.
Zjawisko stick-slip
Wyobraź sobie ciężki karton, który chcesz przepchnąć przez gładką podłogę. Karton jest ciężki, dlatego musisz użyć dużej siły, aby pokonać tarcie statyczne, czyli aby pokonać opór kartonu.
Karton się przesuwa. Dzięki gładkiej powierzchni i wynikającemu z niej niskiemu tarciu ślizgowemu, karton przesuwa się szybciej. Jednak szybki ruch przesuwny kartonu pozwala nam na przeniesienie na niego mniejszej siły. Wreszcie, siła działająca na karton nie jest już wystarczająca, aby pokonać jego tarcie statyczne. Karton zatrzymuje się, co wymaga od nas ponownego przyłożenia dużej siły, aby go pokonać i proces ten się powtarza.
Przyczepność >> zwalnianie >> przesuwanie >> hamowanie >> przyczepność >> zwalnianie… w rzeczywistości efekt ten jest znacznie szybszy i objawia się zacinaniem.
Gdzie można zaobserwować zjawisko stick-slip?
Zjawisko to można zaobserwować w wielu różnych obszarach:
- Wycieraczki zacinają się na przedniej szybie samochodu.
- Podczas pisania na tablicy piszczy kreda, jeśli trzymasz ją pod niewłaściwym kątem.
- Zawiasy drzwi piszczą.
- Instrumenty smyczkowe, takie jak skrzypce czy wiolonczela, nie działałyby, ponieważ ich dźwięki powstają w wyniku drgań spowodowanych efektem stick-slip i wibracji pomiędzy strunami i akordami smyczków.
Kiedy efekt stick-slip nie jest porządany?
W przypadku materiałów zoptymalizowanych tribologicznie efekt ten jest jednak niepożądany. Wibracje są przenoszone na całą strukturę i powodują odgłosy, które często są postrzegane jako dokuczliwy pisk lub skrzypienie. Pożądany ruch ślizgowy staje się nieregularnym zacinaniem i zwiększa zużycie łożysk ślizgowych.
Efektom tym można przeciwdziałać poprzez minimalizację różnicy pomiędzy tarciem ślizgowym i statycznym, zastosowanie materiałów tłumiących drgania, poprawę sztywności całej konstrukcji (patrz łożyska wstępnie obciążone) lub rozdzielenie zaangażowanych elementów tarcia (np. poprzez smarowanie).
1. Siła > tarcie statyczne
Siła (strzałka 1) pokonuje tarcie statyczne (strzałka 2). Pudełko zaczyna się poruszać.
2. Siła = tarcie statyczne
Tarcie statyczne staje się tarciem ślizgowym (strzałka 2), a skrzynia szybko się przesuwa.
3. Siła < tarcie ślizgowe
Siła (strzałka 1) nie wystarcza, aby pokonać tarcie statyczne (strzałka 2).
4. Siła < tarcie statyczne
Tarcie przesuwne przezwycięża tarcie statyczne. Siła jest wystarczająca, a karton zatrzymuje się.
