Science >> Wetenschap >  >> Fysica

Een vuur aansteken met behulp van wrijving vereist inzicht in de natuurkundige principes; er zijn manieren om het proces eenvoudiger te maken

Krediet:Pixabay/CC0 Publiek Domein

Mensen maken al duizenden jaren vuur met behulp van wrijving, en bewijs van het gebruik ervan is gevonden in archeologische archieven in verschillende culturen over de hele wereld.



Vuur door wrijving is een bewijs van menselijk vernuft en draagt ​​bij aan de ontwikkeling van vroege technologie en een later begrip van natuurkunde, scheikunde en warmteoverdracht.

Het maken van vuur, een van de belangrijkste ontdekkingen in de geschiedenis van de mensheid, heeft een cruciale rol gespeeld in de menselijke evolutie en zorgde voor warmte, licht, bescherming tegen roofdieren, een manier om te koken en de mogelijkheid om naar vijandiger klimaten te migreren.

Ik ben een techniekprofessor, een fervent buitenmens en Minisino Firecrafter die al vele jaren vuur door wrijving bestudeert en beoefent. Het is een geweldige manier om belangrijke wetenschappelijke concepten te verkennen en tegelijkertijd bezig te zijn met een praktijk die mensen al duizenden jaren uitvoeren.

Sintelle, vlam, vuur

Vuur door wrijving is afhankelijk van de omzetting van mechanische energie in thermische energie door wrijving. Wrijving is de weerstandskracht tussen twee oppervlakken wanneer ze langs elkaar glijden, of proberen te glijden.

Er zijn veel manieren om vuur te maken door wrijving, maar de meest voorkomende en gemakkelijkst te leren is een boogboorset.

Een boogboorset bestaat uit een dunne spindel, een haardplaat, een licht gebogen boog, waaraan een boogkoord is bevestigd, en een "donderkop" of lagerblok, een steen of blok van hard hout met een natuurlijke of gesneden vorm. divot die wordt gebruikt om de bovenkant van de spil naar beneden te drukken.

Eerst wikkelt de vuurmaker het boogkoord strak om de spil en gebruikt dit om de spil snel tegen de haardplaat te laten draaien, terwijl hij tegelijkertijd met de donderkop naar beneden drukt.

De wrijving van de spil tegen de haardplaat creëert warmte – een beetje zoals hoe je handen opwarmen als je ze tegen elkaar wrijft.

Net zoals uw handen warmer worden als u ze krachtig tegen elkaar wrijft, veroorzaakt wrijving een snelle temperatuurstijging op de plaats waar de spil de haardplaat raakt. Hierdoor wordt eventueel restvocht verdreven. Het hout warmt ook grotendeels op in afwezigheid van zuurstof, wat resulteert in verkoling, een chemisch proces dat ontstaat door onvolledige verbranding. Wat overblijft is vooral koolstof.

Terwijl de spil blijft draaien, slijpt hij het verkoolde hout weg en vormt een klein hoopje houtskoolstof. Naarmate de stofhoop groeit, zal deze uiteindelijk samenvloeien en ontbranden om een ​​sintel te vormen.

Het ontstekingspunt van de sintel is afhankelijk van verschillende factoren, waaronder de houtsoort, de temperatuur en de luchtvochtigheid. Experimenten leveren vaak ontstekingstemperaturen op in het bereik van 650-800 graden Fahrenheit (340-430 graden Celsius), met de meest betrouwbare schattingen in de orde van 700 graden F (370 graden Celsius). Het bereiken van deze temperatuur is essentieel om een ​​sintel te creëren en het vuur aan te steken.

Nadat zich een sintel heeft gevormd, brengt de vuurmaker deze over naar een tondelbundel gemaakt van droge bladeren of gras, dode boomschors of ander vezelachtig organisch materiaal. De vuurmaker blaast in de tondelbundel om de temperatuur verder te verhogen door de zuurstofstroom te vergroten.

Uiteindelijk barst de tondel in vlam, waarna de vuurmaker er een groter vuur van kan maken. Jonge branden zijn meestal kwetsbaar:als de vuurmaker ze niet voorziet van voldoende brandstof, luchtstroom en bescherming tegen wind en regen, kunnen ze uitgaan.

Werk slimmer, niet harder

Inzicht in de fysica van vuur door wrijving en de verschillende betrokken variabelen kan een groot verschil maken en ervoor zorgen dat het vuur sneller ontstaat met minder inspanning.

Houd het eerst klein. Vuurmakers zouden boogboorsets moeten maken die zijn gesneden uit dode, droge boomtakken met een diameter van ongeveer 2,5 centimeter. Optimale spindels hebben diameters tussen drie achtste van een inch en een halve inch (1-1,25 cm).

Hoe snel de wrijvingskracht warmte genereert, is recht evenredig met hoe snel de vuurmaker gemiddeld buigt, en is onafhankelijk van de diameter van de spil. Dus hoe sneller je de boog beweegt, hoe meer warmte je creëert, ongeacht de grootte van de spindel.

De rook die je ziet opstijgen bij een brand is het gevolg van een onvolledige verbranding.

Maar omdat ze kleinere dwarsdoorsnedeoppervlakken hebben, verhogen dunne spindels de warmtedichtheid op het grensvlak van de spindel-haardplaat, waar de sintel zich vormt en ontbrandt. Door de warmte in een kleiner gebied op dit grensvlak te concentreren, verminderen dunne spindels de tijd en moeite die nodig is om een ​​sintel te vormen en te ontsteken.

Droog, ongepigmenteerd hout met een gemiddelde dichtheid (iepen, populieren en populierenhout zijn enkele voorbeelden) zullen goed werken voor de spil en het haardbord. Ik heb veel houtsoorten getest en ontdekt dat, op enkele uitzonderingen na, de hardheid van het hout er meestal niet toe doet.

Ik heb ook ontdekt dat volwassen stengels van wilde bloemen – vers geoogst en laten uitdrogen – goed werken als spindels. Hoge, houtachtige wilde bloemen zoals guldenroede, ijzerkruid, kaardebol, toorts en dergelijke kunnen binnen enkele seconden sintels produceren. Als de tijd het toelaat, kun je zelfs een strikkoord maken met natuurlijke vezels gewonnen uit vlas-, dogbane- of brandnetelplanten die vaak in het bos voorkomen.

Het proces van het maken van vuur

De belangrijkste variabelen die de vuurmaker tijdens het buigproces kan controleren, zijn de snelheid waarmee hij de boeg beweegt en hoeveel druk hij via de donderkop op de spil uitoefent. Begin door de punt van de spil in een ingekeepte uitsparing te plaatsen die in het haardbord is uitgehouwen. Beweeg vervolgens de boog langzaam totdat u uw evenwicht heeft bereikt.

Druk eerst met de donderkop net hard genoeg naar beneden om de pyrolyse te laten beginnen. Pyrolyse vindt plaats wanneer hitte ervoor zorgt dat organisch materiaal zonder zuurstof ontbindt. Je weet wanneer de pyrolyse begint, omdat je rook ziet opstijgen uit de interface van de spindel-haardplaat.

Begin dan met het verhogen van uw boogsnelheid totdat u zo snel buigt als u ongeveer een minuut kunt volhouden. Houd uw adem niet in en gebruik boogslagen zolang u kunt, zonder de boogsnelheid in gevaar te brengen. De tijd die nodig is om een ​​sintel te vormen, neemt af naarmate u sneller buigt, hoewel de lengte van uw slag er niet toe doet.

Naarmate de snelheid toeneemt, begint u de druk die u op de spil uitoefent te verhogen, en stopt u wanneer de toegenomen wrijving uw vermogen om een ​​hoge boogsnelheid vast te houden begint te beïnvloeden. Met goede materialen heb je waarschijnlijk binnen een minuut een mooi kooltje.

Hoewel de moderne technologie de primitieve methoden grotendeels heeft vervangen, blijft vuur door wrijving een bron van fascinatie en een bewijs van menselijk vernuft. Het begrijpen van dit proces verrijkt niet alleen de verbinding van de mensheid met het verre verleden, maar onderstreept ook hoe natuurkunde een rol speelt in het dagelijks leven.

Aangeboden door The Conversation

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.