-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Z im większą prędkością dwie powierzchnie metalowe przesuwają się po sobie, tym bardziej się zużywają. Okazało się jednak, że przy bardzo dużych prędkościach, porównywalnych z prędkością pocisku wystrzeliwanego pistoletu, proces ten ulega odwróceniu. Szybszy ruch powierzchni prowadzi do ich wolniejszego zużycia.
Gdy dwie metalowe powierzchnie ześlizgują się po sobie, zachodzi wiele złożonych procesów. Krystaliczne regiony, z których zbudowane są metale, mogą ulegać deformacjom, pęknięciom, mogą skręcić się czy nawet zlać. Występuje tarcie i niszczenie powierzchni. Ten niepożądany proces powoduje, że urządzenia się zużywają oraz ulegają awariom. Dlatego też ważne jest, byśmy lepiej zrozumieli zachodzące wówczas procesy. Podczas badań nad tym zjawiskiem naukowcy z Uniwersytetu Technicznego w Wiedniu (TU Wien) i Austriackiego Centrum Doskonałości Tribologii dokonali zaskakującego, sprzecznego z intuicją odkrycia.
W przeszłości tarcie mogliśmy badać tylko w czasie eksperymentów. W ostatnich latach dysponujemy superkomputerami na tyle potężnymi, że możemy w skali atomowej modelować bardzo złożone procesy zachodzące na powierzchniach materiałów, mówi Stefan Eder z TU Wien. Naukowcy modelowali różne rodzaje metalowych stopów. Nie były to doskonałe kryształy, ale powierzchnie bliskie rzeczywistości, złożone niedoskonałe struktury krystaliczne. To bardzo ważne, gdyż te wszystkie niedoskonałości decydują o tarciu i zużywaniu się powierzchni. Gdybyśmy symulowali doskonałe powierzchnie miałoby to niewiele wspólnego z rzeczywistością, dodaje Eder.
Z badań wynika, że przy dość niskich prędkościach, rzędu 10-20 metrów na sekundę, zużycie materiału jest niewielkie. Zmienia się tylko zewnętrzna jego warstwa, warstwy głębiej położone pozostają nietknięte. Przy prędkości 80–100 m/s zużycie materiału, jak można się tego spodziewać, wzrasta. Stopniowo wchodzimy tutaj w taki zakres, gdzie metal zaczyna zachowywać się jak miód czy masło orzechowe, wyjaśnia Eder. Głębiej położone warstwy materiału są ciągnięte w kierunku ruchu metalu przesuwającego się po powierzchni, dochodzi do całkowitej reorganizacji mikrostruktury.
Później zaś na badaczy czekała olbrzymia niespodzianka. Przy prędkości ponad 300 m/s zużycie ocierających się o siebie materiałów spada. Mikrostruktury znajdujące się bezpośrednio pod powierzchnią, które przy średnich prędkościach były całkowicie niszczone, pozostają w większości nietknięte. To zaskakujące dla nas i wszystkich zajmujących się tribologią. Jednak gdy przejrzeliśmy literaturę fachową okazało się, że obserwowano to zjawisko podczas eksperymentów. Jednak nie jest ono powszechnie znane, gdyż eksperymentalnie bardzo rzadko uzyskuje się tak duże prędkości, dodaje Eder. Wcześniejsi eksperymentatorzy nie potrafili wyjaśnić, dlaczego tak się dzieje. Dopiero teraz, dzięki symulacjom komputerowym, można pokusić się o bardziej dokładny opis.
Analiza danych komputerowych wykazała, że przy bardzo wysokich prędkościach w wyniku tarcia pojawia się duża ilość ciepła. Jednak ciepło to jest nierównomiernie rozłożone. Gdy dwa metale przesuwają się po sobie z prędkością setek metrów na sekundę, w niektórych miejscach rozgrzewają się do tysięcy stopni Celsjusza. Jednak pomiędzy tymi wysokotemperaturowymi łatami znajdują się znacznie chłodniejsze obszary. W wyniku tego niewielkie części powierzchni topią się i w ułamku sekundy ponownie krystalizują. Dochodzi więc do dramatycznych zmian w zewnętrznej warstwie metalu, ale to właśnie te zmiany chronią głębsze warstwy. Głębiej położone struktury krystaliczne pozostają nietknięte.
Zjawisko to, o którym w środowisku specjalistów niewiele wiadomo, zachodzi w przypadku różnych materiałów. W przyszłości trzeba będzie zbadać, czy ma ono również miejsce przy przejściu z dużych do ekstremalnych prędkości, stwierdza Eder. Bardzo szybkie przesuwanie się powierzchni metalicznych względem siebie ma miejsce np. w łożyskach czy systemach napędowych samochodów elektrycznych czy też podczas polerowania powierzchni.
Szczegóły badań zostały opublikowane na łamach Applied Materials Today.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Skłaniając ludzi do myślenia w szybkim tempie, można ich zachęcić do podejmowania ryzyka. Amerykańscy psycholodzy uważają, że współczesne filmy o wartkiej akcji czy migające światła w kasynie wywierają na nas taki właśnie wpływ.
W ramach wcześniejszych badań prof. Emily Pronin z Princeton University wykazała, że można zmienić tempo myślenia i że myślenie w żywszym tempie wprowadza ludzi w dobry nastrój. Wiedząc to, Amerykanka zastanawiała się, czy myśląc szybko, jesteśmy bardziej skłonni podejmować ryzyko. Stąd pomysł na 2 eksperymenty.
W 1. uczestnicy odczytywali na głos stwierdzenia wyświetlane na ekranie komputera. Prędkość wyświetlania można było kontrolować i czasem była ona 2-krotnie większa od zwykłego tempa czytania, a czasem 2-krotnie mniejsza. Później ochotnicy mieli nadmuchać serię wirtualnych balonów. Każde dmuchnięcie dodawało do banku kolejne 5 centów, jednocześnie zwiększało się jednak ryzyko pęknięcia. Jeśli dana osoba przestawała dmuchać przed pęknięciem, zachowywała zebrane pieniądze. Jeśli nie, ulatniały się one razem z powietrzem z pękniętego balonu. Okazało się, że osoby, które zmuszono do czytania z prędkością większą od przeciętnej, dmuchały dłużej niż reszta i z większym prawdopodobieństwem traciły pieniądze.
W drugim eksperymencie badani oglądali 3 filmiki wideo. Każdy przedstawiał neutralne sceny - np. wodospady, iguany czy miasta - ale zróżnicowano je ze względu na średnią długość ujęcia. Tempo było więc bardzo duże (jak w klipach muzycznych), średnie (jak w typowym filmie hollywoodzkim) albo plasowało się między nimi. Po obejrzeniu nagrań uczestnicy studium wypełniali kwestionariusz z pytaniami dotyczącymi prawdopodobieństwa angażowania się w najbliższym półroczu w ryzykowne zachowania, np. seks bez zabezpieczeń. I tym razem stwierdzono, że im większe tempo filmu i myślenia, tym większa skłonność do podejmowania ryzyka.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Czemu starsi kierowcy powodują wypadki głównie na skrzyżowaniach? Psycholodzy twierdzą, że mamy do czynienia nie tylko z pogorszeniem wzroku czy wydłużeniem czasu reakcji, ale i ze złymi przyzwyczajeniami, które - co pocieszające - można wyeliminować dzięki programowi treningowemu.
Alexander Pollatsek, który sam jest kierowcą po siedemdziesiątce, podkreśla, że duży odsetek przypadków niezachowywania dostatecznej ostrożności na skrzyżowaniu jest raczej wynikiem strategii czy nastawienia, a nie problemów z mózgiem. To problem z oprogramowaniem, a nie sprzętem. Bojąc się, że na kogoś najadą, starsi kierowcy skupiają się na samochodzie z przodu. Niestety, ta strategia nie przydaje się na skrzyżowaniu, ponieważ najczęściej zdarzają się tu uderzenia z boku. Nie wystarczy patrzeć przed siebie, trzeba też przeskanować "flanki".
Pollatsek przeanalizował ze współpracownikami wyniki dwóch wcześniejszych studiów. W ramach pierwszego porównywano starszych kierowców powyżej 70. r.ż. z młodszymi doświadczonymi kierowcami w wieku 25-55 lat. Badani jeździli prawdziwym samochodem, jednak pokonywana przez nich trasa była wyświetlaną symulacją. Kierowcy zbliżali się do 3 typów skrzyżowania i mieli skręcić. W przypadku pierwszego wzdłuż głównej ulicy przebiegało wzniesienie. Gdyby nadjeżdżał drugi samochód, przez dłuższy czas nie byłoby go widać. W przypadku dwóch pozostałych skrzyżowań - bez względu na to, czy skręcało się z ulicy podporządkowanej w główną, czy z głównej w boczną - widok zasłaniały drzewa. Problem sprawiały też łuki drogi. Okazało się, że starsze osoby rzadziej i krócej patrzyły na krytyczny obszar, skąd mógł się wyłonić inny pojazd.
W drugim studium oceniano skuteczność programu treningowego. Starszych kierowców rozlosowano do 3 grup. Nagrywano ich podczas jazdy samochodem z domu do samodzielnie wybranego celu. Zadanie jednej z grup (kontrolnej) się na tym kończyło, jednak dwie pozostałe przeszły trening: bierny lub aktywny. Grupa pasywna wysłuchała 30-40-min wykładu na temat niebezpieczeństw czyhających na skrzyżowaniach i prawidłowych sposobów ich pokonywania. Grupa z aktywnym nauczaniem obejrzała nagranie własnej jazdy. Wskazywano popełnione błędy, choć psycholodzy ujawnili, że w większości przypadków nie było to konieczne, bo ludzie sami wcześniej dostrzegali swoje uchybienia. Potem przychodził czas na ćwiczenie w symulatorze prawidłowego skanowania wzrokiem i skręcania oraz wykład - taki sam jak w grupie z biernym treningiem. Przy ponownym teście grupy kontrolna i z pasywnym treningiem nadal jeździły źle, lecz przedstawiciele 3. zaczęli prowadzić jak młodsi kierowcy (a wzrok ani tempo reagowania nie uległy przecież nagłej poprawie). Po roku nadal było widać efekty uczenia.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Poruszając się z prędkością 2 m/s, czyli 7,19 km/h, ludzie wolą biec niż iść. Doktorzy Gregory Sawicki i Dominic Farris z Uniwersytetu Północnej Karoliny uważają, że dzieje się tak, gdyż przy takiej szybkości podczas biegu lepiej wykorzystujemy kluczowy mięsień łydki.
Naukowcy, których artykuł ukazał się w Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), posłużyli się ultrasonografią, filmowaniem ruchu szybką kamerą oraz bieżnią mierzącą nacisk. W ten sposób mierzyli zachowanie mięśni łydki podczas biegu i chodzenia.
Niewielka głowica ultrasonograficzna przymocowywana z tyłu nogi pokazywała w czasie rzeczywistym, jak mięsień dostosowuje się do chodu i biegu z różną prędkością. Szybkie zdjęcia zademonstrowały, że głowa przyśrodkowa mięśnia brzuchatego działa jak sprzęgło uruchamiające się szybko po rozpoczęciu chodzenia. Mięsień brzuchaty przytrzymuje jak linka jeden z końców ścięgna Achillesa, gdy przekazywana jest do niego energia do rozciągania. Później do gry włącza się samo ścięgno, które podczas odrzutu uwalnia zmagazynowaną energię, wspomagając w ten sposób ruch.
Studium ujawniło, że gdy mięsień coraz szybciej zmienia swoją długość, dostarcza coraz mniej mocy, co oznacza obniżenie ogólnej wydajności. Kiedy jednak ludzie zaczynają biec z prędkością ok. 2 m/s, mięśnie zwalniają: zmiana długości zachodzi wolniej, zapewniając większą moc przy słabszej pracy.
Techniki ultrasonograficzne pozwalają oddzielić od siebie ruchy poszczególnych mięśni podudzia. Dotąd nie były, niestety, wykorzystywane w takim kontekście - podkreśla Farris. Badanie wyjaśnia, czemu superszybki chód jest ograniczony właściwie do olimpiad i innych zmagań sportowych. Mięśnie pracują zbyt nieefektywnie, dlatego ciało przestawia się na bieg. Rosną wtedy skuteczność zarządzania energią i wygoda.
W miarę jak idziemy coraz szybciej, miesień nie jest w stanie dopasować się do prędkości ruchu. Kiedy jednak dokonuje się przejście od chodu do biegu, ten sam mięsień staje się niemal statyczny i nie musi zmieniać swojego zachowania w znacznym stopniu, gdy biegacz coraz bardziej się rozpędza (choć nie testowaliśmy go podczas sprintów) - wyjaśnia Sawicki.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Plemniki golców (Heterocephalus glaber) są bardzo zniekształcone i wolne. Biolodzy sądzą, że dzieje się tak z powodu braku konkurencji między gametami. Dominująca samica - królowa - decyduje, z którym samcem chce kopulować i tłumi instynkty reprodukcyjne pozostałych.
Zespół Liany Maree z University of the Western Cape pobrał próbki spermy trzymanych w niewoli golców. Testy ujawniły wiele nieprawidłowości. Zdolność poruszania się zachowało zaledwie 7% plemników, w dodatku pływały one z prędkością zaledwie ok. 35 mikrometrów na sekundę (najwolniej u wszystkich ssaków).
Stwierdzono skrajny polimorfizm plemników, a większość sklasyfikowano jako anormalne. Główki plemników przyjmowały wiele różnych kształtów. Były kuliste, owalne, wydłużone, asymetryczne i amorficzne. Chromatyna w jądrze wydawała się nieregularna i zdezorganizowana (między jej skupiskami znajdowało się np. dużo wolnej przestrzeni). We wstawce występowało od 5 do 7 okrągłych lub owalnych mitochondriów. W takich okolicznościach nie powinno dziwić, że bez energii do napędu plemniki golców poruszają się tak wolno. Dla porównania: ludzkie plemniki w sekundę przebywają ok. 0,1 mm.
Golec jest dobrym modelem tego, co dzieje się z ludźmi - uważa Maree, nawiązując do tendencji monogamicznych w obrębie naszego gatunku. Wcześniejsze badania wykazały, że u człowieka porusza się ok. 60% plemników, podczas gdy u bardziej promiskuitycznych gatunków odsetek ten wzrasta do 95%.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.