Arvo Mere: füüsikalisi mõtteid olümpiamängudega seoses

Murdmaasuusatamine. Foto: SCANPIX

On suur vahe tali- ja suveolümpial. Taliolümpial püütakse olle sõber  väikese hõõrdeteguriga ja suveolümpial suure hõõrdeteguriga. Põhjus ikka jääs ja lumes või selle puudumises. Eks katsuge joosta libedal pinnasel või suusatada liivasel pinnal, kirjutab Tallinna Tehnikaülikooli füüsika- ja materjaliteadlane Arvo Mere. 

Teaduses uurib hõõrdeteguriga seotud probleeme triboloogia, mis on üks vahva teadus aatomite omavahelisest sõprusest ja ka ebasümpaatiast. Öeldakse, et hõõrdumine on elektromagnetiline vastastikmõju, mille aineliste ilmingute ühes otsas on gaas ja teises otsas superliim. Tavaliselt räägime elektrist seoses voolu ja pingega meie elamus, aga elekter varitseb meid ka liikumatute laengute korral nn dipoolide kaudu.

Hea näide on mobiili ekraanikate, mis liibub ekraani vastu just tänu pinnadipoolide olemasolule. Ka õhukese pakkekile liibumine eseme külge ja iseenda külge on samuti elektridipoolide vastastikmõju tulemus. Elektridipool on püsiv kahe vastasnimelise laengu kooslus, mille väikseim esinemisvorm on molekul.

Elektridipool on see ehituskivi, millel baseerub kogu hõõrdumine kui nähtus. On huvitav märkida, et triboloogia on teinud suure tõusu just viimasel 25 aastal. Elektridipooli teeb vägevaks elektrivälja allikaks elektrilaeng, mis enamasti piirdub ühe elektroni laenguga ja selle kaugus positiivsest laengust.

Positiivne laeng tähendab elektroni puudumist aatomis. Niisugune kaksiksümbioos mängitakse maha enamasti ühe molekuli piirides. Seejärel rivistatakse need dipoolsed molekulid ainetüki välispinnale. Kui pinnadipoolidega ainetükk satub kokkupuutesse teise ainetükiga, siis positiivselt laetud pind sõbruneb teise ainetüki negatiivse pinnaga ja nad moodustavad üpris kindla seose. Nii on see puhaste pindadega.

Kui nüüd katta ühe ainetüki pind mingi teise ainega, millel on väiksem dipoolsus, siis oleme teinud määrde hõõrdeteguri vähendamiseks libisemisel. Nii on see suuskade määrimisel ja siin rahvatarkus enam ei aita. Asja uurivad triboloogid aatomi tasemel. Metallpindadega on pisut teine lugu ja see võiks olla teadmiste magustoiduks mõnel teisel korral.