Ученые выяснили, почему кошки "бьются током"

Американские исследователи смогли наконец-то раскрыть механизм возникновения статического электричества при трении материалов, таких как шерсть кошки, и предложили научную модель этого явления.

Исследователи обнаружили, что трение материалов на микроуровне приводит к деформации поверхности: мелкие неровности изгибаются и сжимаются. На наноуровне эти деформации вызывают генерацию зарядов на разных участках объектов. Например, когда вы гладите кошку, шерсть и ваша рука трутся друг о друга, и на разных участках поверхности начинают формироваться противоположные заряды.

Эти заряды накапливаются на противоположных сторонах объекта, создавая разницу в потенциалах. Когда напряжение достигает определенного уровня, это может вызвать разряд — тот самый небольшой удар током, который вы ощущаете при прикосновении к другому объекту. Исследователи также предложили математическую модель для расчета величины статического электричества, возникающего при трении, и подтвердили свои расчеты экспериментально.

Ключевым понятием в новой модели является «упругий сдвиг» — это явление, при котором материал сопротивляется приложенному скользящему усилию. Примером может служить тарелка, которую вы двигаете по поверхности стола. Когда вы перестаете толкать её, движение останавливается из-за трения. Это трение и вызывает движение электрических зарядов на поверхности материалов.

Исследование, опубликованное в журнале Nano Letters, стало важным шагом в понимании механизма образования статического электричества. Теперь ученые могут объяснить, почему такие явления происходят, например, при поглаживании кошки, трении шарика о голову или спуске с пластиковой горки.