90度斜坡上的自发滚动
软凝聚态物质
2024-12-02 v1 经典物理
摘要
在完美的垂直表面上，滚动通常被认为在没有外部扭矩的情况下是不可能的。虽然 various species 如蜥蜴和蜘蛛展示了垂直 locomotion，但它们无法实现滚动；相反，它们会坠落。在本研究中，我们展示了一个弹性聚丙烯酰胺球体在弹性聚硅氧烷 (PDMS) 基底上垂直放置于90度斜坡上进行自发滚动的可能性，具体取决于材料的弹性参数。我们的实验发现，由动态变化的接触直径和独特的接触不对称性引起的慢速滚动运动。推进边表现为闭合裂缝，而后撤边表现为开裂。利用粘合滞留理论和裂纹传播模型，我们解释了这种接触不对称如何产生必要的扭矩和摩擦力以维持滚动，防止卡滞或坠落。这些发现挑战了传统理解垂直表面相互作用的方式，为探索软质体系的垂直接触开辟了新的途径。这种新现象对设计先进材料和理解垂直表面上的生物 locomotion具有潜在意义。
引用
@article{arxiv.2411.18840,
title = {Spontaneous rolling on a 90 degree incline},
author = {Surjyasish Mitra and A-Reum Kim and Boxin Zhao and Sushanta K. Mitra},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.18840},
year = {2024}
}
备注
5 pages, 4 figures, 1 Supplementary pdf, 9 Supplementary videos