Pourquoi une route humide salée serait-elle plus glissante qu'une même route juste humide?

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Je suis sorti ce matin * sur une route que je roule tous les jours, dans toutes les conditions météorologiques. La nuit dernière était glaciale, la route était donc salée / sablée, mais il n'y avait pas de givre visible à proximité, elle s'était réchauffée depuis le minimum pendant la nuit et la route est assez utilisée, à la fois pour la réchauffer et pour broyer le sel à la surface. Mais la route était humide.

Alors pourquoi une route salée et humide serait-elle pire que la même route juste humide?

Plus d'informations, juste au cas où cela vous intéresse:

Je faisais seulement environ 20 km / h et j'ai déjà pris ce virage plus rapidement sur le mouillé, avec les mêmes pneus lorsque je courais tard pour mon train. Je suivais une ligne de course (extérieur-intérieur-extérieur), même si c'est un virage assez serré, ma ligne n'était pas serrée.

Je ne crois pas que je viens de toucher un patch huileux. Je me sentais glissant sous le pied ( SPD marchables ) quand je me suis levé après avoir glissé un peu. Je prends aussi à peu près la même ligne tous les jours.

C'était environ 8,9 km dans ce trajet .

* Je vais bien, tout comme le vélo.

safety road Chris H
la source
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Peut-être de la glace noire - le genre que vous ne voyez pas? Vous avez dit que c'était humide et donc pas sec.
Criggie
Je suppose que c'était près de la gare? Est-il possible que quelque chose d'autre que de l'eau + du sel soit sur la route?
Criggie
Je devine soit de la glace noire, soit vous avez glissé sur le sable (selon l'endroit où vous vous trouvez, ils déposent le sable différemment; dans certaines régions, cela peut être comme rouler sur du sable meuble). Dans tous les cas, vous ne devriez probablement pas rouler comme si vous couriez sur une route humide froide (éventuellement glacée); c'est juste une recette pour avoir un déversement.
Batman
@Batman Je n'appellerais pas 20 km / h comme une course (j'aurais moins deviné mais le GPS dit un peu plus de 20). Toutes choses étant égales par ailleurs, une ligne de course est la plus sûre à toutes les vitesses car elle redresse le virage, c'est pourquoi je les utilise lorsque je roule doucement.
Chris H
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@Criggie ici, ils utilisent du sel gemme, donc il y a du grain mais c'est rugueux.
Chris H

Réponses:

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Il s'avère qu'il y a en fait une science plutôt intéressante derrière la friction en présence d'eau et de sel. Différents modèles de systèmes démontrent que les solutions salines sont vraiment de meilleurs lubrifiants que l'eau ordinaire (distillée) entre le caoutchouc et d'autres matériaux, et en quantité suffisante.

Malheureusement, peu ou pas de travaux ont été effectués sur la friction entre le vrai caoutchouc et les vraies routes mouillées en présence de sel. Mais il y a eu des travaux sur des systèmes plus idéalisés. L'un des résultats les plus clairs est celui des expériences sur la lubrification du caoutchouc naturel brut E.L. Ong et AD Roberts J. nat. Rubb. Res ,, 1 (1), 41-50 (1986). Le tableau 5 (ci-dessous) est particulièrement intéressant. Entre le caoutchouc naturel brut et le Perspex, le coefficient de frottement est passé de 4,1 lorsqu'il est sec, à 2,6 lorsqu'il est mouillé et 1,5 lorsqu'il est mouillé avec une solution saline. Une tendance similaire a été observée pour le frottement caoutchouc sur caoutchouc. En d'autres termes, dans ce système, dans l'eau salée, il y a environ 60% d'adhérence par rapport à l'eau propre. Fom la légende, « mouvement Stickslip avait tendance à se produire et maximale les coefficients de frottement sont cités "(c'est moi qui souligne). Il n'est pas clair si cela est vrai pour tous les cas ou seulement pour les solutions salines mentionnées dans la phrase précédente.

Ong & Roberts Tableau 5

L'accès à mon journal ne s'étend pas à la référence 3 de cet article, Rubber friction in solutions aqueuses contenant des ions , TPMortimer & KCLudema, Wear Volume 28, Issue 2, May 1974, Pages 197-206. Mais le résumé de ce dernier article déclare:

Dans le cas de la lubrification à l'eau du caoutchouc noir à basse vitesse et à basse pression, il est démontré que la capacité de lubrification de l'eau est améliorée par l'ajout d'électrolytes à l'eau. On pense que les ions négatifs de la solution électrolytique s'accumulent sur chaque surface de glissement, se repoussent et empêchent l'approche rapprochée de deux surfaces de glissement. Ainsi, un film d'eau plus épais existe entre les surfaces de glissement que si les couches ioniques n'existaient pas. Le film plus épais se traduit par une force de traînée visqueuse réduite, inférieure à ce qui peut être expliqué par l'hydrodynamique conventionnelle.

La réduction de ~ 40% du frottement par rapport au tableau cité ci-dessus est suffisante pour annuler une marge de sécurité raisonnable en matière d'adhérence. En appliquant cela à mon cas, je soupçonne qu'un élément de malchance est également entré en jeu: qu'un petit glissement est devenu irrécupérable parce que le frottement global était trop faible, ce serait particulièrement le cas, car le frottement dynamique (glissement) devrait être inférieur au frottement de roulement, ainsi une adhérence supplémentaire est nécessaire pour récupérer un patin par rapport à l'éviter en premier lieu.

Lectures complémentaires:

Chris H
la source
Je soupçonnais qu'il y avait un effet réel lorsque j'ai posté la question, mais je ne savais pas. J'aimerais toujours trouver des références plus spécifiques à l'utilisation de la route (même si les voitures) et l'attrait de l'expérimentation est fort.
Chris H
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Travail impressionnant - Dans mon pays, les routes ne sont jamais salées, elles sont plutôt sablées.
Criggie
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Je n'ai pas vérifié vos références, mais je serais surpris si "votre" frottement n'est pas fonction de la concentration, avec le point de saturation comme singularité. Dans votre situation réelle, vous ne connaissez pas la concentration de sel et sa variation le long de la route, en raison de nombreuses choses. Par exemple, une goutte d'eau avec une concentration en sel proche ou au-delà de la saturation se comporterait comme de l'huile.
StefG
@StefG c'est un bon point. L'une des références donne quelques points de données montrant une variation avec la concentration, mais ne va pas à la saturation. Toutes les concentrations qu'ils montrent sont moins frottantes que l'eau propre. Ils ne tiennent pas compte non plus de la saleté de la route mélangée. Mon cas réel conduit en fait à des phénomènes intéressants qui ne sont pas non plus abordés: le NaCl est hygroscopique et forme une couche de poudre sur chaque cristal car il tire l'eau de l'air; en outre, la température de surface était tombée au-dessous du point de rosée de l'air pendant la nuit, et avait de nouveau augmenté, rendant plus d'eau disponible.
Chris H
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@Chris H: Je n'ai toujours pas vérifié les références, mais généralement ces données proviennent de conditions aux limites idéales. Dans votre (notre) cas, je soupçonne qu'une autre différence est due à la "limite de rue" de la situation: un (très) mince film de mélange eau salée, c'est-à-dire proche d'un échantillon 2D. Par rapport à un échantillon 3D, les processus de diffusion sont radicalement modifiés, conduisant à une variation plus élevée de la concentration en sel, jusqu'à la "saturation locale"; de même, l'influence des phénomènes de frontière eau salée / air ou - / asphalte devient prédominante - comme ce que vous avez évoqué sur les conséquences de la nature hygroscopique.
StefG