¿Por qué un camino húmedo y salado sería más resbaladizo que el mismo camino solo húmedo?

Salí esta mañana * en una carretera que conduzco todos los días, en todas las condiciones climáticas. La noche anterior estaba helada, por lo que el camino estaba salado / arenoso, pero no había escarcha visible cerca, se había calentado desde el mínimo de la noche a la mañana y el camino se usa bastante, tanto calentándolo como moliendo la sal en la superficie. Pero el camino estaba húmedo.

Entonces, ¿ por qué un camino húmedo y salado sería peor que el mismo camino solo húmedo?

Más información, por si te interesa:

Solo estaba haciendo unos 20 km / hy tomé esa curva más rápido en mojado antes, con los mismos neumáticos cuando llegué tarde a mi tren. Estaba siguiendo una línea de carrera (afuera-adentro-afuera) así que, aunque es una curva bastante cerrada, mi línea no estaba apretada.

No creo que haya golpeado un parche aceitoso. Se sentía resbaladizo bajo los pies ( SPD transitables ) cuando me levanté al deslizarme un poco. También tomo casi la misma línea todos los días.

Fue alrededor de 8,9 km en este paseo .

* Estoy bien, y también la bicicleta.

safety road

— Chris H
fuente

Quizás hielo negro, ¿el tipo que no puedes ver? Dijiste que estaba húmedo y por lo tanto no seco.

— Criggie

Sospecho que fue por la estación de tren? ¿Es posible que haya algo más que agua + sal en el camino?

— Criggie

Supongo que ya sea hielo negro o te resbalaste en la arena (dependiendo de dónde estés, colocan la arena de manera diferente; en algunas áreas puede ser como montar en arena suelta). En cualquier caso, probablemente no deberías conducir como si estuvieras corriendo en una carretera húmeda fría (posiblemente helada); eso es solo una receta para tener un derrame.

— Batman el

@ Batman, no llamaría a 20 km / h como si fuera una carrera (habría adivinado menos, pero el GPS dice poco más de 20). En igualdad de condiciones, una línea de carrera es más segura a todas las velocidades porque endereza la curva, por eso las uso cuando conduzco con suavidad.

— Chris H

@Criggie por aquí usan sal de roca, por lo que hay arena allí, pero es duro.

— Chris H

Resulta que hay algo de ciencia bastante interesante detrás de la fricción en presencia de agua y sal. Varios sistemas modelo demuestran que las soluciones salinas son realmente mejores lubricantes que el agua simple (destilada) entre el caucho y otros materiales, y que son lo suficientemente importantes.

Desafortunadamente, poco o nada se ha trabajado en la fricción entre el caucho real y las carreteras mojadas reales en presencia de sal. Pero se ha trabajado en sistemas más idealizados. Uno de los resultados más claros es el de Experimentos sobre la lubricación del caucho natural crudo E.L. Ong y AD Roberts J. nat. Rubb Res ,, 1 (1), 41-50 (1986). La Tabla 5 (abajo) es particularmente interesante. Entre el caucho natural crudo y Perspex, el coeficiente de fricción se redujo de 4.1 cuando estaba seco, a 2.6 cuando estaba húmedo y 1.5 cuando estaba húmedo con solución salina. Se observó una tendencia similar para la fricción de caucho sobre caucho. En otras palabras, en este sistema, en el agua salada hay aproximadamente un 60% de agarre en comparación con el agua limpia. Desde el pie de foto, "el movimiento de Stickslip tendía a ocurrir y el máximo se citan los coeficientes de fricción "(mi énfasis). No está claro si esto es cierto para todos los casos o solo para las soluciones salinas mencionadas en la oración anterior.

Mi acceso a la revista no se extiende a la referencia 3 de este documento, Fricción de caucho en soluciones acuosas que contienen iones , TPMortimer & KCLudema, Wear Volume 28, Issue 2, mayo de 1974, páginas 197-206. Pero el resumen de este último artículo establece:

En el caso de la lubricación con agua del caucho negro a bajas velocidades y bajas presiones, se demuestra que la capacidad de lubricación del agua se mejora mediante la adición de electrolitos al agua. Se cree que los iones negativos de la solución electrolítica se acumulan en cada superficie deslizante, se repelen entre sí y evitan el acercamiento de dos superficies deslizantes. Por lo tanto, existe una película de agua más gruesa entre las superficies deslizantes que si las capas de iones no existieran. La película más gruesa da como resultado una fuerza de arrastre viscosa reducida, menor de lo que puede explicarse por la hidrodinámica convencional.

La reducción de ~ 40% en la fricción de la tabla mencionada anteriormente es suficiente para negar un margen de seguridad razonable cuando se trata de agarre. Aplicando esto a mi caso, sospecho que también entró en juego un elemento de mala suerte: que un pequeño deslizamiento se volvió irrecuperable porque la fricción general era demasiado baja Esto sería especialmente el caso ya que se espera que la fricción dinámica (deslizante) sea menor que la fricción de rodadura, por lo tanto, se necesita un agarre adicional para recuperar un patín en comparación con evitarlo en primer lugar.

Otras lecturas:

— Chris H
fuente

Sospeché que había un efecto real cuando publiqué la pregunta, pero no lo sabía. Todavía me gustaría encontrar algunas referencias que sean más específicas para el uso de la carretera (incluso si se trata de automóviles) y el atractivo de experimentar es fuerte.

— Chris H

Trabajo impresionante: en mi país, las carreteras nunca se salan, sino que se aprietan.

— Criggie

No revisé sus referencias, pero me sorprendería si "su" fricción no es una función de concentración, con el punto de saturación como una singularidad. En su situación real de vida, no conoce la concentración de sal y su variación a lo largo de la superficie de la carretera, debido a muchas cosas. Por ejemplo, un resbalón de agua con una concentración de sal cercana o superior a la saturación se comportaría como el petróleo.

— StefG

@StefG, ese es un buen punto. Una de las referencias da algunos puntos de datos que muestran la variación con la concentración, pero no se satura. Todas las concentraciones que muestran son de menor fricción que el agua limpia. Tampoco tienen en cuenta la suciedad de la carretera mezclada. Mi caso real en realidad conduce a fenómenos interesantes que tampoco se abordan: el NaCl es higroscópico y forma una capa de polvo en cada cristal a medida que extrae agua del aire; Además, la temperatura de la superficie había caído por debajo del punto de rocío del aire durante la noche, y volvió a subir haciendo que hubiera más agua disponible.

— Chris H

@ Chris H: Todavía no verificó las referencias, pero por lo general dichos datos provienen de condiciones de contorno ideales. En su (nuestro) caso, sospecho que otra diferencia se debe al "límite de la calle" de la situación: una película (muy) delgada de mezcla de agua salada, es decir, cerca de una muestra 2D. En comparación con una muestra 3D, los procesos de difusión se alteran radicalmente, lo que lleva a una mayor variación de la concentración de sal, hasta la "saturación local"; asimismo, la influencia de los fenómenos de límite de agua salada / aire o - / asfalto se vuelve predominante, como lo que mencionó sobre las consecuencias de la naturaleza higroscópica.

— StefG