Механика раскрыта. Ученые поняли, почему поглаживание кошки создает статическое электричество

Более двух тысяч лет ученые пытались объяснить это явление и теперь, наконец-то, им это удалось.

Люди и кошки тысячи лет живут бок о бок. За это время наши питомцы успели приобрести репутацию пушистых злых гениев, которые, порой, заботятся лишь о себе. Однако нам все еще известно не так много о жизни своих питомцев. Например, каждый, кто когда-либо гладил кошку и шаркал ногами по ковру, знает, что трение предметов друг о друга генерирует статическое электричество, пишет PHYS.org.

Однако объяснение этого явления более двух тысяч лет ускользало от исследователей. Теперь ученые из Северо-Западного университета заявили, что наконец-то раскрыли механику этого явления. По словам команды, когда объект скользит, передняя и задняя части этого объекта испытывают разные силы. Именно эта разница в силах и приводит к тому, что на передней и задней частях объекта накапливаются разные электрические заряды. А разница в электрических зарядах создает ток, что приводит к световому разряду.

По словам руководителя исследования, профессора материаловедения и инженерии, а также эксперта по поверхностным структурам Лоуренса Маркса из Северо-Западного университета, впервые ученые могут объяснить то, что оставалось тайной для науки: почему трение имеет значение. Известно, что ранее ученые уже пытались объяснить экспериментальные результаты с помощью необоснованных и неоправданных предположений.

Теперь команда уверяет, что нашла ответ и он, как оказалось, весьма прост. По мнению исследователей, наличие разных деформаций, а следовательно и разных зарядов, спереди и сзади чего-то скользящего приводит к току.

Впервые о статическом электричестве стало известно в 600 году до нашей эры, когда греческий философ Фалес Милетский натер янтарь мехом и заметил, что последний притягивает пыль. С тех пор ученые сошлись в одном — трение вызывает статический заряд во всех изоляторах — не только в мехе.

В 2019 году Маркс с командой приступили к разгадке тайны и теперь им это наконец-то удалось. Команда заявила, что трение двух материалов друг о друга изгибает крошечные выступы на поверхности этих материалов. Ученые обнаружили, что изогнутые и деформированные выступы вызывают напряжение.

По словам Маркса, в 2019 году они лишь заложили фундамент нынешнего исследования. Ученым потребовалось почти 5 лет, чтобы решить эту задачу. В ходе исследования им удалось разработать новую модель, которая вычисляет электрический ток. Значения тока для ряда различных случаев хорошо согласуются с экспериментальными результатами.

В основе новой модели ученых лежит концепция, известная как "упругий сдвиг". По словам команды. Упругий сдвиг может происходить, когда материал сопротивляется скользящей силе: если человек толкает пластину по столу, она будет сопротивляться скольжению; как только человек перестанет ее толкать, пластина перестанет двигаться. Это дополнительное трение, вызванное сопротивлением скольжению, заставляет электрические заряды двигаться.

Таким образом ученые пришли к выводу, что скольжение и сдвиг тесно связаны. Более того, известно, что статическое электричество может приводить к забавным ситуациям, когда волосы становятся дыбом, однако оно также может привести к серьезным проблемам. Например, искры от статического электричества могут:

• стать причиной пожаров и взрывов;
• препятствуют последовательному дозированию порошкообразных фармацевтических препаратов;
• влиять на то, как измельчаются кофейные зерна.

Авторы исследования считают, чем лучше мы будем понимать действующие механизмы, тем больше из вышеперечисленных проблем нам когда-то удастся решить.