Les scientifiques de l'Université Northwestern ont peut-être compris pourquoi marcher sur un tapis avec vos chaussettes, caresser votre ami à quatre pattes ou frotter un ballon sur vos cheveux crée de l'électricité statique. Dans une nouvelle étude, ils affirment avoir découvert que le frottement peut créer de minuscules déformations sur la floor d'un objet, permettant ainsi au phénomène de se produire.
Les gens connaissent l’existence de l’électricité statique depuis des millénaires, et la première statement enregistrée aurait été faite par un philosophe grec. Thalès de Mileus en 600 avant JC (Thales a remarqué que la fourrure attirait la poussière juste après avoir été frottée avec de l'ambre). Depuis, nous avons appris que de nombreux facteurs peuvent provoquer de l'électricité statique et que cela peut être avantageux pour les animaux, comme les tiques qui utilisent l'électricité statique pour étendre leur portée de seize de leur hôte. Mais les scientifiques sont restés dans l’ignorance sur bon nombre des fondements de l’électricité statique, en particulier sur les raisons pour lesquelles le frottement la provoque souvent – du moins peut-être jusqu’à présent.
« Pour la première fois, nous sommes en mesure d'expliquer un mystère que personne ne pouvait expliquer auparavant : pourquoi le frottement est necessary », a déclaré la chercheuse principale Laurence Marks, professeur émérite de science et d'ingénierie des matériaux à Northwestern, dans une étude. déclaration de l'université. « Les gens ont essayé, mais ils ne pouvaient pas expliquer les résultats expérimentaux sans formuler des hypothèses qui n'étaient ni justifiées ni justifiables. Nous le pouvons désormais, et la réponse est étonnamment easy.
La plupart des gens ont vu l'astuce classique du ballon, dans laquelle frotter un ballon sur votre tête crée de l'électricité statique qui fait dresser les cheveux. Le principe de base L'astuce est que le fait de frotter deux objets aux propriétés physiques très différentes fait qu'un objet (nos cheveux, dans cet exemple) perd des électrons et se cost positivement et que l'autre objet se cost négativement (gagnant des électrons). Lorsque les objets se rencontrent à nouveau, la différence de cost les apparel les uns vers les autres et les électrons se déplacent rapidement de l’un à l’autre. Ce mouvement rapide des électrons explique également pourquoi frotter nos pieds sur notre tapis puis toucher une poignée de porte en métal peut provoquer un petit choc. Mais le frottement de morceaux du même matériau peut également générer une cost statique, et recherches antérieures semble avoir démystifié une explication courante expliquant pourquoi cela peut se produire (l'argument était que cette cost pourrait être créée en frottant des morceaux des mêmes matériaux de deux tailles différentes).
Dans cette nouvelle étude, publié le mois dernier dans le journal Lettres nanoMarks et son équipe affirment avoir trouvé un autre mécanisme majeur expliquant pourquoi le frottement peut provoquer une cost statique. En 2019, ils publié une étude révélant que le easy fait de frotter deux matériaux l'un contre l'autre peut provoquer de petites déformations sur la floor des objets, qui créent des tensions. Mais ils ont maintenant compris exactement remark le frottement peut conduire à une cost statique, qui est influencée par l'existence d'un cisaillement élastique, ou la capacité d'un matériau à résister au glissement lorsqu'il se déplace le lengthy d'une floor (c'est pourquoi nous finissons par arrêter de glisser sur un sol, même lorsque vous portez des chaussettes). Ils soutiennent que la friction croissante causée par le cisaillement élastique signifie que l'avant et l'arrière d'un objet peuvent subir des déformations différentes portant des costs opposées, ce qui permet alors à l'électricité statique de se produire, de la même manière que la différence de pression atmosphérique au-dessus et au-dessous de l'aile d'un avion. provoque une portance.
« En 2019, nous avions le germe de ce qui se passait. Cependant, comme toutes les graines, il lui a fallu du temps pour pousser », a déclaré Marks. «Maintenant, ça a fleuri. Nous avons développé un nouveau modèle qui calcule le courant électrique. Les valeurs du courant pour une gamme de cas différents étaient en bon accord avec les résultats expérimentaux.
D'autres chercheurs devront vérifier les résultats, et même si cette hypothèse peut aider à expliquer de nombreux varieties d'électricité statique, y compris celle produite par le frottement d'un même matériau, elle n'expliquerait pas tous les cas. Pourtant, il est étrangement réconfortant de savoir que la science a encore de nombreux mystères banals à résoudre pour tenter de comprendre le monde qui nous entoure – cela signifie qu’il reste toujours quelque selected de nouveau à apprendre.
