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Separándolas intercalado dos libretas de teléfonos

El programa de TELEVISIÓN Mythbusters tenido un episodio en el que se intercalan dos libros de teléfono y dramatizada de lo difícil que era para separarlas. (Hace mucho tiempo, un teléfono libro fue un libro que tuvo un índice de números de teléfono para todo el mundo en tu ciudad. El truco al parecer también funciona muy bien con relativamente gruesa revistas.) Se acabó necesitando dos tanques para tirar de los libros de teléfono de distancia en contra de la resistencia de fricción:

http://www.youtube.com/watch?v=AX_lCOjLCTo

http://www.youtube.com/watch?v=QMW_uYWwHWQ

Cuando uno de mis estudiantes se describe en clase, fuertemente vulnerados mi cultivado cuidadosamente la intuición acerca de la fricción, y pensé que tal vez el estudiante estaba recibiendo la descripción del mal. En realidad se parece a la derecha.

¿Por qué funciona esto? He encontrado la siguiente discusión en línea a partir de 2008, el mismo año en que el episodio se emitió:

http://www.physicsforums.com/showthread.php?t=215857

Los puestos 8, 27 y 36 parecen los más relevantes. 36 cita el resultado de un cálculo, sin decir lo que el cálculo fue.

¿Alguien puede dar un buen análisis?

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Sam Saffron Puntos 1304

Un año ha pasado desde que se hace esta pregunta, y por suerte, esta semana, un papel apareció en la ciencia preprint repositorio ArXiv' discutiendo exactamente este fenómeno. El preprint (PDF) está disponible aquí.

La clave para el fenómeno de la espectacular fuerzas de fricción entre los dos entrelazados teléfono de libros es una geométricas simples, la conversión de la fuerza de tracción que ortogonal componente que mejora la carga y por lo tanto la fricción. Este geométrica de conversión (es decir, el enorme auto-creado de fricción) es una consecuencia directa de la no-cero ángulos que las hojas hacen cuando se acercan a la región de contacto. Debido al apilamiento de las hojas en la región de contacto, las fuerzas normales debido a la conversión geométrica se acumulan hacia el interior de las hojas, que se traduce en la fuerza de fricción entre el entrelazado de los libros a depender de manera exponencial en el número de hojas de los involucrados.

El hecho de que la anómala geométrica de amplificación de fricción resultados únicamente a partir de las pistas que las hojas hacen cuando se acercan a la zona de contacto, puede ser fácilmente verificada. Como los autores de estado: uno puede darse cuenta de un entrelazado de sistema de libro con los no-pendiente hojas mediante la eliminación de la alternancia de las hojas en dos cuadernos. En tal caso, los libros pueden ser fácilmente separados.

enter image description here La figura con el título de la ponencia "El enigma de los dos entrelazados guías"

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Topher Fangio Puntos 139

Cada página entre las páginas tiene cierta fuerza de fricción estática umbral basado en la eficacia del coeficiente de fricción y la fuerza normal de la compresión de ellos (incluso si es sólo la gravedad). Como MSalters dijo, el hecho de que hay cientos de páginas haciendo esto significa que usted tiene un área muy grande sobre la que se aplica, pero eso no es lo que hace la diferencia. Que la fuerza normal aplicada sobre una enorme área significaría nada, pero el hecho de que las páginas se apilan significa que la fuerza normal es multiplicado por el número de tocar superficies!

Pensar de otra manera, cada página entre las páginas tiene una fuerza normal-el valor de la fricción, mientras que la tangencial de fuerzas de tracción se distribuye entre todas las páginas. Por lo tanto, la fricción de cada página tiene que tener es relativamente pequeño.

Aún así, se midió a 8.000 libras de fuerza para tirar de esos libros aparte. Si supongo que cada uno tiene alrededor de 400 páginas (800 en total), que es alrededor de 10 libras por la página, que se extiende incluso si las páginas fueron grabadas o pegado! Así que claramente hay algo más aquí, además de la fricción normal.

Creo que un efecto importante es que el entrelazado de las páginas son más gruesas juntos que cada uno de los libros' espinas, por lo que al tirar los libros aparte, se comprime las páginas, lo que resulta en una mucho más grande fuerza normal. Si usted acaba de celebrar una resma de papel en sus manos, no tiene ningún problema cayendo a pedazos.

También quiero decir que debe haber algún fenómeno electrostático pasando. Teléfono de libros y revistas se han delgada páginas. Deslizamiento de las cosas a través de otros es una gran manera de generar electricidad estática. Normalmente se realiza con diferentes materiales, y no estoy siendo especialmente científico-esto es una corazonada, pero me siento como de teléfono de libros y revistas tienden a staticky páginas (que ha sido un tiempo desde que he tocado, pero bueno). Deslizante que muchos estática de inducción de superficies a través de cada uno de los otros podría generar una gran cantidad de la separación de la carga, lo que sería tener un montón de energía para hacer. De nuevo-yo no tengo mucha evidencia de que una copia de seguridad, es sólo mi intuición tratando de racionalizar el hecho de que tardó más de dos tanques para separar un par de entrelazado de libros de teléfono!

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Philip Moseman Puntos 1

Aquí es un simple truco de cartas.

Tomar una baraja de cartas. Apriete hacia abajo en una superficie plana. Romper por la mitad. Dejar la mitad inferior de la tabla. Ahora mira la tarjeta y el conjunto de la cubierta de nuevo juntos. Para el truco, empujar el lado de la mitad superior de la cubierta.

Se debe deslizarse en el descanso y revelar su tarjeta.

Esta es también la forma en que usted puede encontrar en su página si usted accidente de mi cerca de un libro. Funciona bastante a menudo.

Creo que esto es parte de la fuerza sosteniendo el teléfono en libros juntos...

He creado un sencillo experimento para poner a prueba la pregunta de si hay más fuerzas en el trabajo de fricción estática. El experimento fue un cuaderno de fijación de la notebook, se sentó en el borde de una mesa y otra notebook, colgando notebook, colgado por una hoja intercalada cerca de la parte inferior de la abrazadera. La pinza fue asegurada por su espiral utilizando algunas plumas y cinta adhesiva.

Puedo ir por encima de la física, si se quiere, pero yo había calculado que tomaría todo el peso de la sujeción de la notebook para mantener el colgante portátil en su lugar. Resultó ser mucho menos, sólo 20/78 de una notebook. No parecía ser una fuerza igual a la de fricción estática (suponiendo un estándar coeficiente de fricción estática para el papel) que estaba en paradero desconocido.

Creo que lo que mejor explica esto es lo que explica la anécdota de la tarjeta de truco. Debe haber algún tipo de presión de aire que faltan desde el aire de ser exprimida entre las páginas.

Me di cuenta de que es una gran oferta en el experimento, la primera vez que el colgante portátil se deslizó hacia fuera allí fue de 16 páginas presionando hacia abajo. Quedó inmóvil unos segundos antes de caer. Menor cantidad de páginas a cabo, pero sólo durante unos segundos. Tenía un retraso consistente, incluso cuando sólo una hoja y la tapa se sujeta, de muy poco peso, después de presionar hacia abajo hubo varios segundos de retraso (mientras que el aire se dibuja en) antes de que el notebook se deslizó directamente.

EDIT: parece ser que algunos afirman que el 1.0 es una suposición razonable para el coeficiente de fricción para el papel. Mirando varias fuentes en internet encontré el coeficiente de fricción parecía estar cerca de 0.55 y se utiliza para que mi teóricos de referencia. Esto es importante porque he calculado un coeficiente de fricción de mis pruebas de 0.995, es por eso que llegué a la conclusión de que había otra fuerza en el trabajo. Aquí está una de las fuentes: http://www.tappi.org/content/tag/sarg/t549.pdf

Este parecía estar de acuerdo con una búsqueda, por ejemplo Fuji impresoras dice que está entre 0.7 y 0.4. Un promedio de 0.55, exactamente lo que me pasó.

De nuevo, en mi experimento no es "vinculante", tanto en sentido literal y en sentido figurado, por lo que hay una fuerza adicional, aparte de fricción estática, que casi duplica la fuerza de retención.

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accipehoc Puntos 8

Primero, dos del lado de los comentarios.

  • A un lado #1: dudo que este truco podría funcionar bien con los libros de teléfono de goma o de acero.
  • A un lado #2: Al hacer compras para los muebles de fina madera, se debe quitar un cajón y lo examina. Si la parte delantera del cajón utiliza las juntas de cola de milano que son potencialmente mirando un buen pedazo de los muebles. Si la parte trasera del cajón también utiliza las juntas de cola de milano es muy probable que usted está buscando en una fina pieza de mobiliario. La mayoría de las personas no se molestan en mirar todo, así que la mayoría de los fabricantes sólo el uso de juntas a tope (la más barata, pero más débil de las articulaciones). Las juntas de cola de milano son inmensamente más fuerte, pero requieren de tiempo y la artesanía.


La fricción estática y la fuerza normal que la mayoría sin duda juegan un papel clave aquí. El espesor de la doble-teléfono de los libros en las páginas interleave es dos veces tan gruesa como el individuo libros de teléfono en la unión. La tensión resulta en una compresión en el medio que se traduce en un buen tamaño normal de la fuerza, y por lo tanto un buen tamaño fuerza de fricción estática.

Otra, y quizás el factor más importante que entra en juego es que el papel es un poco de la sustancia única. Aplicar tensión a una banda de goma o una barra de acero y se estiran y se vuelven más finos. La mayoría de las sustancias trabajar de esta manera; si es positivo el coeficiente de Poisson. El papel no actuar de esta manera. Aplicar tensión al papel y se vuelve más corto y más grueso. El papel es uno de esos raros auxetic materiales con un negativo de la relación de Poisson. Es por eso que este truco no funciona tan bien con los libros de teléfono de goma o de acero. La doble-capa que se va a conseguir más y más fina con el aumento de la tensión, y, finalmente, los de goma o de acero de teléfono de las páginas del libro simplemente se separen. Con el papel, la doble capa se vuelve más grueso y más grueso con el aumento de la tensión. Esto hace que la fuerza normal y por lo tanto la fricción aumentan con el aumento de la tensión.

Finalmente, teléfono libro de papel es uno de los más baratos de papeles. No está hecha para durar en el tiempo, y no es particularmente bien hecha. Teléfono libro de papel no es uniforme, de hoja a hoja, e incluso dentro de una hoja. Estos no-uniformidad de resultados en las diferentes respuestas a la tensión de la hoja a hoja y a través de una sola hoja. El resultado de esta falta de uniformidad es un gran número de cola de milano-como las articulaciones que hacen que el agarre muy fuerte.

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Matt Dawdy Puntos 5479

"¿Por qué este trabajo?" Fricción sobre una superficie enorme. Generalmente, cuando usted está tratando con fricción sobre una superficie grande, la fuerza normal se distribuye sobre la superficie. Aquí, sólo se distribuyen las fuerzas normales sobre la superficie de una sola página, pero tienes cientos de páginas en paralelo cada uno sujeto a la misma fuerza normal.

No es realmente mucho de sorpresa cuando lo piensas bien.

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