Leonardo da Vincis tidlige arbejde med friktion grundlagde den moderne videnskab om tribologi

For de fleste mennesker, det første, der kommer til at tænke på, når de tænker på Leonardo da Vinci, er Mona Lisa, eller hans skitser af den vitruvianske mand. Fans af pulp fiction eller populær biograf kan endda finde deres tanker hen til minder om Da Vinci-koden, den mystiske thriller. Ikke mig, selvom. Jeg er engageret i studiet af friktion, kraften, der modstår den relative bevægelse mellem overflader. Hvad de fleste mennesker måske ikke er klar over er, at Leonardo var ansvarlig for den første systematiske undersøgelse af friktion.

Friktion er vigtig for vores daglige eksistens og er til stede overalt omkring os. Starter med at børste tænder om morgenen, at køre bil og stole på et godt greb af dæk, eller ser på et mekanisk ur med tillid til, at alle miniaturedele fungerer korrekt for at vise os en korrekt tid. Som et videnskabsområde, studie af friktion er en del af tribologi, engang kaldt "det vigtigste emne, ingen har hørt om".

Tribologi er videnskaben og konstruktionen af ​​interagerende overflader i relativ bevægelse. Det omfatter undersøgelse og anvendelse af friktionsprincipperne, smøring og slid. Ordet tribologi stammer fra det græske "tribo" ("jeg gnider") og suffikset "logos" ("studie af", "viden om"). Ordet er lidt over 50 år gammelt og blev opfundet af Peter Jost, en britisk maskiningeniør betragtes som grundlæggeren af ​​disciplinen. En rapport bestilt af den britiske regering, fremhævede omkostningerne ved friktion, slid og korrosion på landets økonomi.

I 1966 blev disse omkostninger anslået til 1,1%-1,4% af det nationale BNP og, som resultat, den britiske regering etablerede flere nationale centre for at løse problemer forbundet med friktion.

Tidlige værker

Leonardo forstod godt, at friktion er en begrænsende faktor i designet af hans revolutionerende maskiner. Han arbejdede med emnet i mere end 20 år, hvilket hans smukt illustrerede noter og skitser vidner om. Leonardo skelnede mellem rullende og glidende friktion og gjorde observationer, at overfladeruhed har indflydelse på, hvor let det er at flytte forskellige materialer. Hans tribologiske eksperimenter var dikteret af hans nysgerrighed, men måske primært af hans pragmatiske natur, da han havde brug for pålidelige mekaniske løsninger til designet af sine komponenter. I sine notesbøger, vi kan finde beviser på at studere friktion af simple blokke, men også skruegevind, hjul og akser.

Han var den første til at registrere friktionslovene, og det lykkedes ham at opnå det ved at designe eksperimenter ved hjælp af strenge, remskiver og vægte. Eksperimenter baseret på de samme principper udføres på moderne friktionstestere kaldet tribometre. Nogle af disse testere tilbyder en evne til at måle friktionskræfter i en lille skala og kan koste langt over £200k på grund af deres kompleksitet og sofistikerede karakter af måleelektronik.

Det viser sig, Leonardo offentliggjorde aldrig sine fund om friktion - og han fik aldrig kredit for sine visionære resultater. Det var først i 1979, da den skelsættende bog om tribologiens historie blev udgivet, og Leonardos nu berømte tribologiske skitser blev afsløret.

Moderne applikationer

I dag, tribologer rundt om i verden bygger på grundlaget lagt af Leonardo. Moderne undersøgelser bekræfter vigtigheden af ​​akut udvikling af lavfriktionsoverflader for at kontrollere energiforbruget, økonomiske udgifter og CO₂-emissioner på globalt plan. At forstå friktionsgrundlaget er nøglen til et design af pålidelige og effektive elektriske køretøjer, vindturbine, og medicinske implantater såsom hofteudskiftninger.

Jeg har brugt min karriere på at designe, afprøvning og karakterisering af overflader ved påføring af funktionelle belægninger, et felt kaldet "surface engineering". Mit arbejde involverer at bruge forskellige tribometre, og jeg finder det yderst nyttigt at reflektere over mine eksperimenter og relatere dem tilbage til tidlige Leonardos studier.

Fem århundreder efter Leonardos død og 50 år efter tribologiordet blev opfundet, tribologer ser på en bredere kontekst af digitale teknologier og designer funktionelle overflader, der sanser, reagerer og er forbundet.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.