随机噪声和外偏置辅助下刚性球在结构化橡胶基底上的滚动运动
统计力学
2011-08-04 v1 软凝聚态物质
摘要
我们研究了在外场中，有和无噪声情况下，小固体球在表面图案化橡胶基底上的滚动运动。无噪声时，球在低于阈值力时不动，高于阈值力后以亚线性方式随外加场加速。存在随机噪声时，球表现出具有净漂移的随机滚动，其速度随噪声强度（K）非线性增加。从位移分布的演化可以看出，滚动在极低速度下受类库仑摩擦控制，在中等速度下受超线性摩擦控制，在高速下受线性运动摩擦控制。这种从非线性到线性摩擦控制运动的转变可以从另一个实验中观察到，在该实验中，球受到小振幅周期性非对称振动与随机噪声的共同作用。与固定外力的情况相反，这里的滚动速度随噪声强度增加而减小，表明界面逐渐流化。此外，随着非对称振动振幅的增加，球表现出流动反转，这表明摩擦曲线先随速度下降后上升。一个非线性度随K减小的近似非线性摩擦模型与位移涨落的演化在一定程度上一致，这也解释了漂移速度随噪声强度的S形变化。本研究为以新方式研究摩擦奠定了基础，即让摩擦受到噪声作用，然后利用统计力学工具研究其动态响应。
引用
@article{arxiv.1108.0915,
title = {Rolling motion of a rigid sphere on a structured rubber substrate aided by a random noise and an external bias},
author = {Partho S. Goohpattader and Srinivas Mettu and Manoj K. Chaudhury},
journal= {arXiv preprint arXiv:1108.0915},
year = {2011}
}