Por que uma estrada úmida e salgada seria mais escorregadia do que a mesma estrada apenas úmida?

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Saí hoje de manhã * em uma estrada em que ando todos os dias, em todas as condições climáticas. A noite passada estava gelada, então a estrada estava salgada / triturada, mas não havia geada visível nas proximidades, ela havia esquentado do mínimo da noite para o dia, e a estrada é muito usada, aquecendo-a e moendo o sal na superfície. Mas a estrada estava úmida.

Então, por que uma estrada úmida e salgada seria pior do que a mesma estrada úmida?

Mais informações, caso seja do seu interesse:

Eu estava fazendo apenas cerca de 20 km / h e já fiz essa curva mais rapidamente no molhado antes, com os mesmos pneus quando chego atrasado para o meu trem. Eu estava seguindo uma linha de corrida (fora-dentro-fora), por isso, apesar de ser uma curva bastante apertada, minha linha não era estreita.

Não acredito que acabei de acertar um adesivo oleoso. Senti-me escorregadio sob os pés ( SPDs que podem ser percorridos ) quando me levantei e deslizei um pouco. Também tomo praticamente a mesma linha todos os dias.

Foram cerca de 8,9 km neste passeio .

* Eu estou bem, e a moto também.

safety road Chris H
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Talvez gelo preto - do tipo que você não pode ver? Você disse que estava úmido e, portanto, não seco.
Criggie
Eu suspeito que foi pela estação ferroviária? É possível que algo além de água + sal estivesse na estrada?
Criggie
Eu acho que ou gelo preto, ou você escorregou na areia (dependendo de onde você está, eles depositam a areia de maneira diferente; em algumas áreas, pode ser como andar na areia solta). De qualquer forma, você provavelmente não deveria estar andando como se estivesse correndo em uma estrada úmida fria (possivelmente gelada); isso é apenas uma receita para ter um derramamento.
Batman
@ Batman, eu não chamaria 20 km / h de corrida como corridas (eu teria adivinhado menos, mas o GPS indica pouco mais de 20). Todas as outras coisas que são iguais a uma linha de corrida são mais seguras em todas as velocidades, porque endireitam a curva, é por isso que as uso quando ando suavemente.
Chris H
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@Criggie por aqui, eles usam sal-gema, então há areia lá, mas é áspero.
Chris H

Respostas:

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Acontece que há realmente uma ciência bastante interessante por trás do atrito na presença de água e sal. Vários sistemas de modelos demonstram que as soluções salinas são realmente melhores lubrificantes que a água pura (destilada) entre a borracha e outros materiais, e o suficiente para importar.

Infelizmente, pouco ou nenhum trabalho foi feito sobre o atrito entre a borracha real e as estradas molhadas reais na presença de sal. Mas tem havido algum trabalho em sistemas mais idealizados. Um dos resultados mais claros é de Experimentos sobre a Lubrificação de Borracha Natural Bruta E.L. Ong e AD Roberts J. nat. Rubb. Res. 1 (1), 41-50 (1986). A Tabela 5 (abaixo) é particularmente interessante. Entre a borracha natural bruta e o Perspex, o coeficiente de atrito reduziu de 4,1 quando seco, para 2,6 quando molhado e 1,5 quando molhado com solução salina. Uma tendência semelhante foi observada para o atrito borracha sobre borracha. Em outras palavras, neste sistema, na água salgada há cerca de 60% da aderência em comparação à água limpa. Na legenda, "o movimento do deslizamento tendeu a ocorrer e o máximo os coeficientes de atrito são citados "(grifo meu). Não está claro se isso é verdade para todos os casos ou apenas para as soluções salinas mencionadas na sentença anterior.

Ong & Roberts Tabela 5

O acesso ao meu diário não se estende à referência 3 deste artigo, Fricção de borracha em soluções aquosas contendo íons , TPMortimer & KCLudema, Wear Volume 28, Edição 2, maio de 1974, páginas 197-206. Mas o resumo deste último artigo afirma:

No caso de lubrificação com água de borracha preta a baixas velocidades e baixas pressões, a capacidade de lubrificação da água é aprimorada pela adição de eletrólitos à água. Pensa-se que os íons negativos da solução eletrolítica se acumulam em cada superfície deslizante, se repelem e impedem a aproximação próxima de duas superfícies deslizantes. Assim, existe uma película de água mais espessa entre as superfícies deslizantes do que se as camadas de íons não existissem. O filme mais espesso resulta em uma força de arrasto viscoso reduzida, mais baixa do que a hidrodinâmica convencional.

A redução de ~ 40% no atrito da tabela citada acima é suficiente para negar uma margem de segurança razoável quando se trata de aderência. Aplicando isso ao meu caso, suspeito que um elemento de má sorte também entrou em jogo: que algum pequeno deslize se tornou irrecuperável porque o atrito geral era muito baixo. portanto, é necessária uma aderência extra para recuperar uma derrapagem em comparação com evitá-la em primeiro lugar.

Leitura adicional:

Chris H
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Suspeitei que havia um efeito real quando postei a pergunta, mas não sabia. Eu ainda gostaria de encontrar algumas referências mais específicas ao uso da estrada (mesmo que carros) e a tentação de experimentar seja forte.
Chris H
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Trabalho impressionante - no meu país, as estradas nunca são salgadas; elas são trituradas.
Criggie
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Não verifiquei suas referências, mas ficaria surpreso se o "seu" atrito não fosse uma função da concentração, com o ponto de saturação como uma singularidade. Na sua situação real ao vivo, você não conhece a concentração de sal e sua variação ao longo da superfície da estrada, devido a muitas coisas. Por exemplo, um pedaço de água com uma concentração de sal próxima ou além da saturação se comportaria como óleo.
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@ StefG esse é um bom ponto. Uma das referências fornece alguns pontos de dados que mostram variação com a concentração, mas não vão para a saturação. Todas as concentrações que mostram são de menor atrito que a água limpa. Eles também não são responsáveis ​​pela sujeira da estrada misturada. Meu caso real realmente leva a fenômenos interessantes que também não são abordados: o NaCl é higroscópico e forma uma camada pulverulenta em cada cristal à medida que atrai água do ar; além disso, a temperatura da superfície havia caído abaixo do ponto de orvalho do ar da noite para o dia e aumentado novamente, disponibilizando mais água.
Chris H
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@ Chris H: Ainda não checou as referências, mas geralmente esses dados vêm de condições ideais de contorno. No seu (nosso) caso, suspeito que outra diferença se deva ao "limite da rua" da situação: um filme (muito) fino de mistura de água salgada, ou seja, próximo a uma amostra 2D. Comparado a uma amostra 3D, os processos de difusão são alterados radicalmente, levando a uma maior variação da concentração de sal, até a "saturação local"; da mesma forma, a influência dos fenômenos de água salgada / ar ou - / asfalto se torna predominante - como o que você mencionou sobre as conseqüências da natureza higroscópica.
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