Tribologia

A tribologia (do grego antigo τρίβος , "fricção" e λόγος , "ciência, estudo") é a ciência que estuda os fenômenos que ocorrem entre dois sistemas de hardware em contato, movimentos relativos estáticos ou animados. Este termo cobre, entre outras, todas as áreas de atrito , desgaste , estudo de interfaces e lubrificação .

É um ramo da engenharia mecânica e ciência dos materiais que tem aplicações concretas em arqueologia, dermatologia, cosmética, indústria, transporte e biomecânica.

Este termo também designa a disciplina psicofisiológica que estuda como os seres vivos percebem a fricção de que são assento e as vibrações que daí resultam.

História

Apesar da designação relativamente recente do campo da tribologia, os estudos quantitativos do atrito podem ser datados de 1493, quando Leonardo da Vinci observou pela primeira vez as duas "leis" básicas do atrito:

As duas "leis" fundamentais da fricção foram publicadas pela primeira vez em 1699 por Guillaume Amontons , com quem estão agora geralmente associadas:

Embora não sejam universalmente aplicáveis, essas declarações simples se aplicam a uma variedade surpreendentemente ampla de sistemas. Essas leis foram desenvolvidas por Charles-Augustin de Coulomb em 1785, que percebeu que a força de atrito estático pode depender do tempo de contato e que o atrito (cinética) pode depender da velocidade de deslizamento, da força normal e da superfície de contato.

Em 1798, Charles Hatchett e Henry Cavendish realizaram o primeiro teste confiável de desgaste por fricção. Em um estudo encomendado pelo Conselho Privado do Reino Unido , eles usaram um dispositivo alternativo simples para avaliar a taxa de desgaste das moedas de ouro. Em 1953, John Frederick Archard  (in) desenvolveu a equação de Archard  (in) que descreve o desgaste por deslizamento e é baseada na teoria da aspereza de contato.

Outros pioneiros da pesquisa tribológica são o físico australiano Frank Philip Bowden  (no) e o físico britânico David Tabor  (no) , ambos membros do Laboratório Cavendish da Universidade de Cambridge . Juntos, eles escreveram o manual básico Friction and Lubrication of Solids (a primeira parte foi publicada em 1950 e a segunda em 1964).

Outro líder em meados dos anos 1900 foi Michael J. Neale, que se especializou em resolver problemas de projeto de máquinas aplicando seu conhecimento de tribologia. Neale era um educador respeitado, bom em integrar trabalho teórico com sua própria experiência prática para produzir guias de design fáceis de entender. O Manual de Tribologia , que ele publicou pela primeira vez em 1973 e atualizado em 1995, ainda é usado em todo o mundo e constitui a base para muitos cursos de treinamento para designers de engenharia.

Duncan Dowson  (in) da University of Leeds estudou a história da tribologia em seu livro publicado em 1998, History of Tribology (2ª edição). Ele abrange a evolução da pré-história até civilizações antigas ( Mesopotâmia , Egito antigo ) e destaca os principais desenvolvimentos até ao final do XX °  século .

Em 2016, foi realizado um estudo britânico da parte dos cadernos de Leonardo da Vinci que tratava da tribologia. Ian Hutchings, professor da Universidade de Cambridge, mostrou que Leonardo da Vinci já havia compreendido, 206 anos antes de William Amontons, as leis do atrito ( o atrito ) e as aplicações físicas. Ele descobriu em particular, entre esboços de diagramas a seguinte frase: "o atrito dobra o esforço quando o peso dobra" .

A página do Codex Forster, que continha esta frase, entre rabiscos até então subestimados, foi analisada em 1920 por um diretor de museu, que a considerou "sem importância" .

Fisica

Tipos de desgaste

Existem vários tipos de desgaste, nos quais a tribologia está interessada:

Alguns aspectos

As manifestações de atrito estão integradas em nosso comportamento diário. Em um mundo sem atrito ou aderência, nossas ações mais simples seriam em geral ineficazes: segurar um lápis, amarrar os sapatos, apertar um parafuso, encostar uma escada na parede ou simplesmente caminhar. Não teríamos bicicletas, carros, trens (exceto trens elevadores), pelo menos na forma que conhecemos ...

Por outro lado, geralmente estamos cientes das desvantagens do atrito, uma fonte de desgaste ou esforços adicionais a serem feitos para o mesmo trabalho e, portanto, desperdício de energia e matéria-prima .

Aqui estão alguns exemplos :

Incomensurabilidade refere-se à não coincidência de quase todos os sítios atômicos de duas redes cristalinas esfregando uma contra a outra. Por exemplo, para duas redes cúbicas, essa configuração é melhor obtida quando as superfícies são deslocadas em 45 graus uma em relação à outra. É uma condição de possibilidade de suprafrição  (in) durante a qual o atrito se torna extremamente fraco.

Notas e referências

  1. O Codex Atlanticus , o Codex Arundel , o Codex Forster  (de) , os dois Codex Madrid , os cadernos mantidos no Institut de France assim como alguns elementos do Codex Windsor
  2. O Codex Forster é mantido no Victoria and Albert Museum em Londres
  3. "la confregazione si fa di duplicata fatica in duplicato weight"

Referências

  1. Jean Denape, Jean-Yves Paris e Philippe Stempflé, Tribologia no transporte , impressoras politécnicas PPUR,2006, p.  266.
  2. Definição de tribologia , no site fr.wiktionary.org.
  3. (em) Michael J. Neale, "  The Tribology Handbook  " em tribology.co.uk (acessado em 3 de maio de 2019 ) .
  4. Jean Frêne, "  Tribologia da Antiguidade aos dias atuais  " , em docplayer.fr ,24 de setembro de 2003(acessado em 3 de maio de 2019 ) .
  5. (em) Ian Hutchings, "  Leonardo da Vinci's studies of friction  " [PDF] em ifm.eng.cam.ac.uk ,5 de abril de 2016(acessado em 3 de maio de 2019 ) .
  6. Johan Bescond, “  TRUE / FALSE. Era uma vez um cientista chamado Leonardo De Vinci  ” , em ouest-france.fr ,2 de maio de 2019(acessado em 3 de maio de 2019 ) .
  7. (It) "  Gli scarabocchi di Leonardo da Vinci: Os rabiscos de Leonardo da Vinci  " , em focus.it (acessado em 3 de maio de 2019 ) .
  8. (in) Victoria and Albert Museum, "  Cadernos de Leonardo da Vinci: cadernos de Leonardo da Vinci  " , em vam.ac.uk (acessado em 4 de maio de 2019 ) .
  9. Tribologia economiza material e energia , no site technical-ingenieur.fr.
  10. "  Transporte em ascensão  " , em goodplanet.info ,17 de julho de 2012(acessado em 20 de novembro de 2013 ) .
  11. Vedura, “  Transporte ferroviário  ” , em vedura.fr (acesso em 4 de maio de 2019 ) .
  12. Estudos conduzidos pela associação americana de oficiais da estrada e do transporte do estado em 1961 e atualizados em 1972 e 1993.
  13. http://wiki.pavementinteractive.org/index.php?title=ESAL#Generalized_Fourth_Power_Law .
  14. Valor máximo autorizado na França no eixo, consulte o artigo R312-5 do código da estrada .
  15. [1] .
  16. No wikibook da tribologia , consulte em particular os capítulos que tratam da gênese do atrito e dos lubrificantes sólidos .

Veja também

Bibliografia

Artigos relacionados

links externos