Гладкий лед лучше шершавого для катания на коньках, а на полированном мраморном полу можно поскользнуться и упасть — об этом знают все. И мало кто сомневается в том, что чем сильнее полировать поверхность, тем более скользкой она станет.
Наш здравый смысл не позволяет в этом сомневается, ведь встречающиеся нам в жизни гладкие поверхности обычно скользкие. Но, как бы это ни было удивительно, не всегда самые гладкие и ровные поверхности оказываются и самыми скользкими.
Почему мы можем кататься по льду или скользить по гладкому каменному полу? Все дело в силе трения — в названных примерах она очень мала, поэтому для приведения тела в движение достаточно приложить небольшую силу. Сила трения зависит от многих факторов: природы трущихся тел, шероховатости их поверхностей, возникающего между ними давления и т. д. Однако при прочих равных условиях именно шероховатость будет в значительной степени определять возникающую между телами и материалами силу трения.
Это легко подтверждают операции полировки — поверхность, становясь более гладкой, становится и более скользкой. Именно поэтому полируется лед на хоккейных площадках, во время игры в керлинг, на конькобежных трассах и площадках для фигурного катания.
Почему при полировке тело становится более скользким и в чем суть этого процесса? Поверхность любого тела, даже кажущегося очень гладким, под микроскопом выглядит настоящей скалистой страной — она вся покрыта причудливой формы микронеровностями, играющими главную роль в создании силы трения. При соприкосновении двух тел эти микронеровности, микробугры и микровпадины зацепляются друг с другом, затрудняя скольжение. Кстати, микрошероховатость тел отвечает и за отражение света — чем меньших размеров невидимые глазом впадины и бугры, тем лучше от этой поверхности отражается свет. Это свойство дает нам возможность судить о степени полировки окружающих предметов — в самых гладких из них мы можем видеть собственное отражение, а шероховатые кажутся нам тусклыми.
Отсюда естественным образом вытекает потребность полировки поверхности для повышения ее скользкости, то есть снижения силы трения. Однако здесь главное — не переусердствовать, иначе результат будет совершенно противоположный. Наверняка каждый из нас не раз наблюдал, как два сложенных вместе куска гладкого стекла или хорошо отполированные металлические бруски буквально слипаются друг с другом. Иногда это залипание настолько значительно, что для разрыва тел приходится прилагать значительные усилия.
Этот эффект напрямую связан с полировкой — у очень гладких тел крайне мала микрошероховатость. Казалось бы, что отсутствие зацепляющихся друг с другом бугров и впадин должно сказаться еще большим снижением силы трения, однако на деле оказывается по-другому. В отсутствие микронеровностей начинают проявляться силы притяжения между атомами или молекулами, слагающими трущиеся тела. А силы эти очень велики: два металлических цилиндрика диаметром в 2-3 см могут так «прилипать» друг к другу отполированными торцами, что для их разрыва потребуется усилие в несколько килограммов.
Иногда говорят о некоторой предельной степени полировки, до которой силы трения еще падают, а после — вновь начинают возрастать. Поэтому далеко не всегда трущиеся предметы должны иметь зеркально-гладкие поверхности — можно достигать лишь определенного предела шероховатости, а дальнейшее снижение сил трения возможно только при применении смазки.
