Превращение энергии движения в тепловую оказалось не самым важным источником трения
Физики построили микроскопическую модель трения, которое испытывает частица, двигающаяся по периодической поверхности с постоянной скоростью и взаимодействующая с ее фононами. Они выяснили, что возникновение силы трения слабо зависит от превращения механической энергии в тепло, однако этот процесс влияет на баланс вкладов в силу от разных фононов. Исследование опубликовано в Scientific Reports.
Трение — это один их самых прикладных физических процессов, с которым сталкивается человек. Он связан в первую очередь с потерей энергии и импульса при соприкосновении тел, движущихся относительно друг друга. Несмотря на то, что количественные законы трения на макроскопическом уровне известны уже несколько веков, механизм диссипации энергии на атомарном уровне до сих пор до конца не ясен, отчасти из-за того, что эти процессы очень сложно изучать экспериментально. Вместе с тем его понимание позволит контролировать трение на гораздо более глубоком уровне, что будет иметь массу практических приложений.
В последние десятилетия физики активно изучают роль фононных, электронных и других элементарных возбуждений в возникновении трения, однако до сих пор нет однозначного ответа на вопрос, почему передача механической энергии в эти степени свободы оказывается необратимой. На первый взгляд кажется, что все дело в простом превращении механической энергии в тепло, то есть распределении энергии одиночного фонона по соседним частотам согласно равновесному закону (термализации). Однако недавние симуляции показали, что силы трения могут возникать даже в отсутствие термализации фононного резервуара.