Вчені знайшли виняток із закону тертя, який діяв понад 300 років

Дослідники зафіксували виняток із закону тертя Амонтона, сформульованого понад три століття тому. У магнітній системі сила тертя не зростала поступово разом із навантаженням, як передбачає класична модель, а досягала піка на проміжному рівні. Це відкриття показує існування нового типу контактного тертя, що виникає не через механічний дотик поверхонь, а завдяки взаємодії двох магнітних шарів.

Закон Амонтона стверджує: чим сильніше одна поверхня притиснута до іншої, тим більший опір руху. Саме таку залежність вважали універсальною для більшості систем. У новому експерименті ця закономірність порушилася, адже тертя виникало без фізичного контакту, лише через перебудову магнітних моментів.

Дослідження базувалося на двох шарах постійних магнітів. У верхньому магніти могли вільно обертатися, у нижньому були зафіксовані. Під час руху одного шару відносно іншого магніти у верхньому переорієнтовувалися, створюючи дисипацію енергії та тертя. Максимум ефекту виникав на проміжній відстані між шарами, що пояснюється конкуренцією між феромагнітними й антиферомагнітними взаємодіями.

Теоретичний аналіз показав, що тертя в цій системі походить не від фізичного контакту поверхонь, а від колективної динаміки магнітних моментів. Це явище супроводжувалося динамічною фрустрацією та гістерезисними циклами, які створювали набір низькоенергетичних станів і забезпечували пікове тертя.

Автори роботи наголошують, що відкриття має значення не лише для фундаментальної фізики. Оскільки тут немає зношування чи шорсткості поверхні, втрати енергії повністю зумовлені внутрішньою перебудовою магнітів. Це відкриває перспективи для створення систем безконтактного тертя, нових магнітних сенсорів і технологій у мікро- та наноелектромеханічних пристроях, де критично важливі довговічність і точність.