Experiment na videu (zde) ukazuje, že pokud proložíme stránky dvou knih, je velmi obtížné tyto knihy od sebe oddělit. Známé pokusy ukázaly, že ani při použití dvou nákladních aut nebo dokonce tanků [1] nelze knihy rozdělit – dříve se zničí samotné vazby knih, než aby došlo k oddělení stránek. Na první pohled se zdá, že jde jen o důsledek velké třecí síly kvůli velké kontaktní ploše při proložení listů. Ale co konkrétně vede k tomu, že listy drží tak pevně?
Mohlo by se zdát, že velkou roli hraje gravitační síla přitlačující listy k sobě. Tato myšlenka ale byla vyvrácena, protože pevnost spojených knih zůstává stejná bez ohledu na směr, kterým za ně taháme. Gravitační vysvětlení by fungovalo jen při tahání knih rovnoběžně se zemí, což však není podmínka, která by v experimentech ovlivňovala výsledek.
Listy jako kamínky
Aby tajemství takto spojených knih poodhalila, provedla v roce 2015 francouzská vědecká skupina experimenty, které analyzovaly strukturu a sílu tohoto efektu velmi podrobně [2]. Vědci zkoumali různé počty proložených stran, jejich tloušťku i velikost mezer mezi nimi. Výsledky ukázaly, že síla nutná k oddělení roste s počtem proložených stran, ale ne pouze kvůli zvýšení celkové třecí plochy.
U proložením spojených knih vzniká jedinečná situace, kdy zaklínění mezi listy způsobuje, že každá další proložená stránka přidává další vrstvu, která brání oddělení. Tento efekt lze přirovnat k hromadnému tření kamínků na svahu – pokud je kamenů málo, lehce sklouznou. Když se jich však nasbírá velké množství, vzájemně se zaklíní a vytvoří velký odpor vůči pohybu, čímž se svah stabilizuje. Podobně se u proložených listů papíru mikroskopické nerovnosti zaklíní, což znemožňuje oddělení knih [1].
Síla spojující knihy tedy velmi rychle roste s počtem listů, které se o sebe třou, protože každé další zaklínění přispívá ke zvýšení odporu proti pohybu. Tento odpor je důsledkem tlaku mezi jednotlivými listy, který vzniká právě díky prokládání stránek. Při snaze knihy oddělit se část síly, kterou za knihy taháme, přemění na sílu třecí, která tlačí listy směrem k sobě. Čím více potom za knihy taháme, tím větší síla působí proti tomu, abychom listy oddělili.
Tento (ob)jev se může hodit
Kromě vysvětlení tohoto dlouho známého jevu vědci z dat získaných v průběhu experimentu vytvořili model, který přesně popisuje třecí síly a koeficienty při malém zatížení. Tento objev může mít využití v materiálovém inženýrství i dalších oblastech, kde je klíčové pochopení tření při drobném kontaktu.
Pro Zeptej se vědce odpovídala Debora
