Voor de meeste mensen, het eerste waar ze aan denken als ze aan Leonardo da Vinci denken, is de Mona Lisa, of zijn schetsen van de man van Vitruvius. Fans van pulpfictie of populaire cinema vinden misschien zelfs dat hun gedachten afdwalen naar herinneringen aan The Da Vinci Code, de mysteriethriller. Niet ik, Hoewel. Ik ben bezig met de studie van wrijving, de kracht die weerstand biedt aan de relatieve beweging tussen oppervlakken. Wat de meeste mensen zich misschien niet realiseren, is dat Leonardo verantwoordelijk was voor de eerste systematische studie van wrijving.

Wrijving is belangrijk in ons dagelijks bestaan ​​en is overal om ons heen aanwezig. Beginnend met tandenpoetsen in de ochtend, autorijden en vertrouwen op een goede grip van banden, of kijken naar een mechanisch horloge met het vertrouwen dat alle miniatuuronderdelen naar behoren werken om ons de juiste tijd te laten zien. Als wetenschapsgebied, studie van wrijving maakt deel uit van tribologie, ooit "het belangrijkste onderwerp waar niemand van heeft gehoord" genoemd.

Tribologie is de wetenschap en techniek van op elkaar inwerkende oppervlakken in relatieve beweging. Het omvat de studie en toepassing van de wrijvingsprincipes, smering en slijtage. Het woord tribologie is afgeleid van het Griekse "tribo" ("ik wrijf") en het achtervoegsel "logos" ("studie van", "kennis van"). Het woord is iets meer dan 50 jaar oud en werd bedacht door Peter Jost, een Britse werktuigbouwkundig ingenieur beschouwde de grondlegger van de discipline. Een rapport in opdracht van de Britse regering, benadrukte de kosten van wrijving, slijtage en corrosie aan de economie van het land.

In 1966 werden die kosten geschat op 1,1%-1,4% van het nationale BBP en, als resultaat, de Britse regering heeft verschillende nationale centra opgericht om problemen in verband met wrijving aan te pakken.

vroege werken

Leonardo begreep heel goed dat wrijving een beperkende factor is in het ontwerp van zijn revolutionaire machines. Hij werkte meer dan 20 jaar aan het onderwerp, zoals blijkt uit zijn prachtig geïllustreerde aantekeningen en schetsen. Leonardo maakte onderscheid tussen rollende en glijdende wrijving en merkte op dat oppervlakteruwheid van invloed is op hoe gemakkelijk het is om verschillende materialen te verplaatsen. Zijn tribologische experimenten werden gedicteerd door zijn nieuwsgierigheid, maar misschien vooral door zijn pragmatische aard, omdat hij betrouwbare mechanische oplossingen nodig had voor het ontwerp van zijn componenten. In zijn notitieboekjes we kunnen bewijs vinden van het bestuderen van wrijving van eenvoudige blokken, maar ook schroefdraad, wielen en assen.

Hij was de eerste die de wrijvingswetten vastlegde en hij slaagde erin om dat te bereiken door experimenten te ontwerpen met snaren, katrollen en gewichten. Experimenten op basis van dezelfde principes worden uitgevoerd op moderne wrijvingstesters, tribometers genaamd. Sommige van die testers bieden de mogelijkheid om wrijvingskrachten op kleine schaal te meten en kunnen ver boven £ 200k kosten vanwege hun complexiteit en geavanceerde aard van meetelektronica.

Zoals het blijkt, Leonardo heeft zijn bevindingen over wrijving nooit gepubliceerd - en hij kreeg nooit de eer voor zijn visionaire bevindingen. Het duurde tot 1979, toen het baanbrekende boek over de geschiedenis van de tribologie werd gepubliceerd, en Leonardo's nu beroemde tribologische schetsen werden onthuld.

Moderne toepassingen

Vandaag, Tribologen over de hele wereld bouwen voort op fundamenten die door Leonardo zijn gelegd. Moderne studies bevestigen het belang van de dringende ontwikkeling van wrijvingsarme oppervlakken om het energieverbruik te beheersen, economische uitgaven en CO₂-uitstoot op wereldschaal. Het begrijpen van de grondbeginselen van wrijving is de sleutel voor een ontwerp van betrouwbare en efficiënte elektrische voertuigen, windturbines, en medische implantaten zoals heupprothesen.

Ik heb mijn carrière besteed aan het ontwerpen, testen en karakteriseren van oppervlakken door functionele coatings aan te brengen, een veld genaamd "surface engineering". Mijn werk omvat het gebruik van verschillende tribometers en ik vind het buitengewoon nuttig om na te denken over mijn experimenten en ze te relateren aan vroege Leonardo's studies.

Vijf eeuwen na de dood van Leonardo en 50 jaar nadat het woord tribologie werd bedacht, tribologen kijken naar een bredere context van digitale technologieën en ontwerpen functionele oppervlakken die voelen, reageren en verbinden.

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