黄金镶翡翠不会掉吗?
首先,这个命题有点伪,因为只要是两个物体接触并且有一个相对运动,就必然会磨损(这里不考虑精密仪器的机械摩擦) 举个例:两个人用手握拳,然后快速打开手掌,如果速度够快,那么对方的手掌就会被划破;再如我们常用的剃须刀,虽然是刀片,但是刮胡子的时候必须与面部保持一定距离,否则也会划伤自己。所以题主这个问题可以这样问:在什么条件下,金子会镶嵌在翡翠上而不掉落呢? 从上面例子可以看出,要使两件不同的物质不产生相对滑动,则必须存在一个足以让它们相互挤压而不会滑脱的压力差值,而这个压力差的大小,取决于材料的性质和接触面的状况。
下面用物理知识来计算一下: 设物体的密度为ρ,表面张力为σ,接触面积为A,则根据胡克定律有 F=ρgsinα F1=F2=…=Fa=Fd=G 其中 α 为接触角的余弦值, G 为重力加速度, d 为物体厚度。 这个公式描述的是静摩擦力以及相应的摩擦系数,当物体运动时,摩擦系数随着作用力的增加而增大,超过某一个值之后,摩擦系数便不再随力度的增加而改变。 根据上面的公式可以轻松得到金属对宝石产生的压力差: P=FSINα-G=μFN 其中P为压力差,S为面积,N为接触点处的正压力,μ为摩擦系数,F为相互作用力。 如果将上面公式中各个量代入到钻石/宝石镶嵌结构中,我们可以得出这样的结论:如果想使金饰不会脱落,则必须确保在钻石/宝石和金饰之间存在的静摩擦系数大于或等于某个临界值,才能维持两者之间的相对静止状态。
现在的问题变为寻找导致摩擦系数的因素: 从上面的分析可以看到,影响摩擦系数的因素主要有: ①接触面的状况(粗糙度):接触面越光滑,摩擦系数越小;反之则越大。所以在进行钻石/宝石镶嵌时,要注意选择具有较好抛光质量的金属材料,另外,在制作金属底座时,最好将底座的边缘做圆滑处理。
②材料的性质:不同材质的物体摩擦系数不一样,一般说来,金属对金属的摩擦系数大于金属对宝石的摩擦系数,如果使用金属作为基底来镶嵌,一般需要经过打硬底的处理以达到要求。
③受力情况:如果只受到单个方向的压应力,则摩擦系数会随着应力的增加而不断上升。对于多排镶钻石/宝石的首饰,应注意宝石与金属间镶嵌力的平衡,以免因单侧镶嵌过紧而导致损坏。