The science of friction -- and its surprising impact on our lives | Jennifer Vail

Transcriber: Joseph Geni Reviewer: Camille Martínez

المترجم: toufik serrai المدقّق: Fatima Zahra El Hafa

I have to admit that it's a lot of fun

علي أن أتقبل أنه من الممتع

when people ask me what I do for my job,

أن يسألني الناس ماذا أفعل في عملي،

because I tell them I literally rub things together.

لأنني أخبرهم أنني حرفيًا أحك الأشياء مع بعضها.

This sounds ridiculous,

يبدو هذا سخيفًا،

just rubbing things together.

مجرد حك الأشياء مع بعضها.

But it has a technical name:

لكن لديه اسمًا تقنيًا:

tribology.

ترايبولوجي.

T-r-i-b-o-l-o-g-y,

ت-ر-ا-ي-ب-و-ل-و-ج-ي،

from the ancient Greek word "tribos,"

من الكلمة اليونانية "ترايبوس"،

which means "to rub."

والتي تعني "أن تحك".

It's a funny-sounding word you've probably never heard before,

إنها تبدو ككلمة مضحكة ربما لم تسمعوا بها من قبل،

but I promise you,

لكنني أعدكم،

discovering it changes your experience with the physical world.

سيغير اكتشافها تجربتكم مع العالم المادي.

Tribology has given me amazing projects.

أعطاني علم الترايبولوجي مشاريع رائعة.

I've worked on materials that fly, and I've worked on dog food --

اشتغلت على مواد طائرة، واشتغلت على أطعمة الكلاب...

a combination that doesn't sound like one person has any business doing

تركيب يبدو أن شخًصا واحدًا لن يصل معه إلى أي نتيجة

in the span of just a couple years,

في امتداد سنوات فقط،

until you start to view the world through a tribological lens.

حتى تبدأ في النظر إلى العالم من خلال عدسات ترايبولوجية.

And I think you'll be surprised

وأعتقد أنك ستتفاجأ

at how significant a little bit of tribology can be

من مدى أهمية قليل من الترايبولوجي

in alleviating some very large problems.

في تخفيف شدة مشاكل كبيرة.

Tribology is the study of friction, wear and lubrication.

الترايبولوجي هو دراسة الاحتكاك، والاهتراء، والتشحيم.

You have all experienced all three of these things.

كلكم جربتم هذه الأشياء الثلاثة.

Remember the last time you tried to move a heavy object across the floor,

هل تذكر آخر مرة جربت فيها تحريك شيء ثقيل على الأرضية،

and you could just feel something resisting you?

وكنت تشعر بشيء يقاومك؟

That would be friction.

هذا هو الاحتكاك.

Friction is the force that opposes motion.

الاحتكاك هو القوة التي تعارض الحركة.

Wear is the loss or transfer of material.

الاهتراء هو فقدان أو تحويل المادة.

It's the reason you have to replace your favorite shoes,

فهو سبب تغيير حذائك المفضل،

because eventually the soles disappear.

لأنه في النهاية يختفي أسفل الحذاء.

يُستعمل التشحيم من أجل التقليل من الاحتكاك والاهتراء.

Lubricants are used to reduce friction and wear.

They loosen up those stubborn rusted bolts that just otherwise will not budge.

للتخفيف من عناد تلك البراغي الصدئة التي لا ترتخي.

But tribology is also defined as the science of interacting surfaces

لكن الترايبولوجي يعرف أيضًا على أنه علم الأسطح المتلامسة

in relative motion.

في حركة نسبية.

So, interacting surfaces in relative motion:

لذا، أسطح متلامسة في حركة نسبية:

there are a lot of those in the world.

هناك الكثير منها في هذا العالم.

As you're sitting there right now, are you wiggling your foot at all

بينما أنت جالس الآن، هل تهز رجلك

أو تتململ في مقعدك؟

or maybe shifting around in your seat?

هل يمكنك أن تخمن؟ هذا هو علم الترايبولوجي.

Because guess what? Tribology is happening.

حتى الحركات الصغيرة في مقعدك

Even the smallest shift in your seat

involves two surfaces moving relative to each other.

تتركب من سطحين يتحركان بالنسبة لبعضهما البعض.

And your tribological interaction for the shift

وردّ فعلك الترايبولوجي لهذا التحرك

will be different than the person next to you.

سيكون مختلفًا عن الشخص الجالس بجانبك.

This is because the clothes you're wearing

هذا لأن الملابس التي تلبسها

change the friction between you and the seat.

تغير الاحتكاك بينك وبين المقعد.

If you're wearing silk, it's a little easier to squirm around in the seat

لو كنت تلبس حريرًا، سيكون سهلًا أن تتململ في مقعدك

than if you're wearing wool.

أكثر مما لو كنت تلبس الصوف.

That's because the friction is lower for silk.

هذا لكون الاحتكاك يقل بالنسبة للحرير.

If you're moving your ankle or wiggling your ankle at all,

إذا كنت تحرك كاحلك أو تلويه،

did it make a popping sound?

هل أحدثت صوت فرقعة؟

لقد مررت بهذا، أليس كذلك؟

You've had that, right?

You get up, you move around, and some joint cracks or pops.

تنهض، وتتحرك، فتُصدر بعض المفاصل صوت فرقعة أو طقطقة.

Thank you for that sound, tribology.

شكرًا على هذا الصوت، ترايبولوجي.

That sound can come from the fluid that lubricates your joints

هذا الصوت جاء من السائل الدهني في مفاصلك

just moving around.

بمجرد التحرك.

You're essentially releasing gas bubbles in that fluid.

فأنت تطلق بعض الفقاعات الغازية في هذا السائل.

That sound can also come from the tendons simply moving over each other.

هذا الصوت قد يأتي أيضًا من الأوتار عندما تتحرك فوق بعضها البعض.

Pretty common in the ankle,

وهذا معروف جدًا في الكاحل،

so any of my fellow foot-wigglers out there

لذا أيّ من رفاقي ممن يهوون أرجحة الأقدام

may suddenly find themselves curious about the tribology of tendons.

قد يجد نفسه فجأة فضوليًا حول ترايبولوجي الأوتار.

But how does one become a tribologist like me?

لكن كيف يمكن أن يكون أحدهم عالم ترايبولوجي مثلي؟

It starts when you're a kid, of course.

يبدأ هذا عندما تكون طفلًا بالطبع.

I was a ballerina growing up.

كنت أمارس الباليه.

I reached the level where I was dancing on my toes,

ووصلت لمستوى أن أصبحت أرقص على رؤوس أصابعي،

or "en pointe."

أو "أون بوانت".

Now, when you're dancing en pointe, you're wearing those amazing shoes,

الآن، عندما ترقص "أون بوانت"، تلبس هذه الأحذية الرائعة،

but they can be slippery on the stage.

لكنها قد تكون زلقة على المسرح.

The last thing you want to do when you're trying to dance on your toes

آخر شيء تفكر في فعله عندما ترقص على رؤوس أصابعك

هو أن تزلق وتسقط.

is to slip and fall.

So we had boxes of stuff called rosin.

لذا كانت لدينا صناديق من أشياء تسمى القلفونية.

We would step into the rosin, put a light coating on our shoes.

كان يجب علينا أن نخطو على القلفونية، لكي نضع طبقة خفيفة على أحذيتنا.

Rosin comes from tree sap

تأتي القلفونية من نسغ الشجر

and, in its powdered form, makes things less slippery.

وفي حالتها الصلبة، تمنع انزلاق الأشياء.

You learned real fast as a dancer

يتعلم الراقص بسرعة

how much was the right amount to put on your shoes,

ما هي الكمية المناسبة التي يجب أن يضعها على أحذيته،

because if you didn't put enough on, you were probably going to slip

لأنك إن لم تضع كمية كافية فمن الممكن جدا أن تنزلق

due to the low friction between your shoe and the stage.

بسبب الاحتكاك القليل بين حذائك والمسرح.

Best case scenario,

أفضل سيناريو،

you're the clumsy ballerina on stage,

أن تكون راقص الباليه الأخرق على المسرح،

but the worst case scenario would be an injury.

لكن أسوأ سيناريو هو أن تتعرض لإصابة.

Already, I was optimizing and manipulating friction.

كنت أُحسن وأتلاعب بالاحتكاك أصلًا.

You see, I was destined to be a tribologist.

ترون أنه مقدر لي أن أكون عالمة ترايبولوجي.

(Laughter)

(ضحك)

But you were also a junior tribologist.

لكنكم أنتم أيضًا كنتم ترايبولوجيين صغار.

When you used crayons or colored pencils,

عندما كنتم تستعملون الأقلام أو الأقلام الملونة،

you knew that the harder you pressed, the darker the color.

كنتم تعرفون أنه كلما ضغطتم أكثر، كلما كان اللون قاتمًا.

You also knew this meant you were going to have to sharpen

كنتم تعرفون أيضًا أن هذا يعني أن عليكم بري القلم

that crayon or colored pencil more frequently,

أو القلم الملون في كثير من الأحيان،

because it was wearing down faster.

لأنه يتآكل بسرعة.

Now let's talk about those enticing shiny waxed floors

لنتكلم الآن عن تلك الأرضيات ذات الشمع المشع الجذاب

that you just had to slide across.

التي انزلقت عليها

You knew if you put on a pair of socks,

تعرفون أنك إذا ارتديت زوجًا من الجوارب،

you were going to get a really good slide across that floor.

فستنزلق على هذه الأرضية.

Good luck trying to do that barefoot.

حظًا سعيدًا في فعل هذا بقدمين عاريتين.

Master manipulators of friction.

سادة التلاعب بالاحتكاك.

All kids are tribologists.

كل الأطفال هم ترايبولوجيون.

What about us as adults?

ماذا عنا نحن الكبار؟

At some point today, you brushed your teeth.

في لحظة ما هذا اليوم، غسلتم أسنانكم.

I hope.

آمل ذلك.

(Laughter)

(ضحك)

This is tribology in action.

هذا هو الترايبولوجي أثناء العمل.

The toothpaste and toothbrush are working to remove or wear

الفرشاة والمعجون يعملان على إزالة أو تهرئة

the plaque from your teeth.

البلاك من أسنانك.

For the record, my dad is a dentist.

بالمناسبة، أبي طبيب أسنان.

Never thought my career was going to circle back to the family business.

لم أفكر أبدًا أن مساري المهني سيرجع ليحوم حول أعمال العائلة.

But one day, we found ourselves speaking the same language

لكن في يوم من الأيام، وجدنا أنفسنا نتكلم نفس اللغة

when I was tasked with developing a test to investigate plaque removal.

عندما كُلفت بمهمة تطوير اختبار للتحقيق في إزالة اللويحة السنية أو البلاك.

Sounded simple enough,

بدا ذلك بسيطًا جدًا،

until I started to look at it as a tribologist,

حتى بدأت العمل عليه كترايبولوجية،

and then it became incredibly complex.

عندها أصبح معقدًا بشكل هائل.

You have hard materials -- those would be your teeth --

لديك مواد صلبة... وهي أسنانك...

soft materials like your gums, the toothpaste, the toothbrush.

ومواد لينة مثل لثتك والفرشاة ومعجون الأسنان.

There's lubrication -- the form of saliva and water --

يوجد تشحيم... في حالة اللعاب والماء...

the dynamics of the person doing the brushing and more.

حركة الشخص الذي يغسل أسنانه، والمزيد.

I promise if we put diamonds in your toothpaste,

أعدك أننا لو وضعنا الألماس في معجون أسنانك،

you're going to remove that plaque.

فستنزع البلاك من أسنانك.

Probably going to remove your teeth as well.

ومن المحتمل أنك ستنزع أسنانك أيضًا.

So there's a fine balance to be had between wearing the plaque away

إذن يوجد توازن يجب أن يكون لينزع البلاك

and not damaging your teeth and gums.

دون الإضرار بأسنانك ولثتك.

We're brushing our teeth because we ate.

نحن نغسل أسناننا لأننا نأكل.

Eating is another routine thing we all do.

الأكل هو أيضًا عادة نفعلها جميعًا.

Seems simple enough.

تبدو بسيطة للغاية.

But it's another field of tribology,

لكنه حقل آخر مرتبط بالترايبولوجي،

and it's not so simple.

وهو ليس سهلًا.

You have the food, which will break and wear while you're eating,

لديك الأكل الذي تكسره وتمضغه بينما تأكل،

and that food is interacting with your teeth, your tongue,

وهذا الأكل يتفاعل مع أسنانك ولسانك،

your saliva, your throat.

ولعابك وحنجرتك،

And all of those interactions are going to influence your experience of eating.

وكل هذا التفاعل يؤثر على تجربتك مع الأكل.

I think you can all recall a moment where you tried something new

أعتقد أنكم جميعًا يمكنكم تذكر لحظة جربتم خلالها شيئا جديدًا

and you just found yourself going,

ووجدتم أنفسكم تقولون:

"Well, it tastes alright.

"حسن، ذوقها لا بأس به.

I really don't like that texture."

في الحقيقة أنا لا أحب هذا الملمس."

Tribologists are looking at lubricity, the coefficient of friction,

يبحث الترايبولوجيون في التشحيم ومعامل الاحتكاك،

as ways to connect mouth feel and texture to what you're experiencing,

كطرق لربط شعور الفم والملمس مع ما تجربه أنت،

so that if we're changing the formulations of what we're eating and drinking

فإذا غيرنا تراكيب ما نأكله وما نشربه

so the sugar content or fat content are different,

إذا كان المحتوى السكري والمحتوى الدسم مختلفين،

how does that change mouth feel?

كيف لهذا أن يغير شعور الفم؟

How do we quantify that?

كيف نحدد كمية هذا؟

This is what tribologists are looking to solve.

هذا ما يحاول الترايبولوجيون الإجابة عنه.

And while my colleagues were in one corner of this lab

وبينما كان زملائي في أحد أركان هذا المختبر

looking at the fat content of yogurt,

ينظرون إلى المحتوى الدهني للياغورت،

I was in another corner

كنت أنا في ركن آخر

studying dog food.

أدرس أكل الكلاب.

That lab smelled really good, by the way, let me tell you.

كانت رائحة هذا المختبر جيدة بالمناسبة.

We all brush our teeth on a regular basis.

كلنا نغسل أسناننا بشكل منتظم.

How many of us brush our pets' teeth?

هل يوجد منا من يغسل أسنان حيواناته الأليفة؟

Animals as adults commonly get periodontal disease,

الحيوانات مثل البالغين من البشر لديهم أمراض اللثة،

so we really should be brushing their teeth,

لذا من المفروض أن نغسل أسنانهم،

وقد بدأ الكثير من مالكي الحيوانات الأليفة في فعل هذا.

and more pet owners are starting to do this.

I know my best friend is really great at brushing her cat's teeth, somehow.

أعرف أن أفضل أصدقائي ماهرة جدًا في غسل أسنان قطها، بشكل ما.

Good luck trying to do that with my cat.

حظًا جيدًا في فعل هذا مع قطي.

So what pet food suppliers are trying to do

لذا ما يحاول منتجو طعام الحيوانات فعله

is incorporate plaque removal in things like treats.

هو دمج دواء البلاك في أشياء مثل الحلويات.

If you have a dog,

إذا كان لديك كلب،

you may have observed that you give a dog a treat,

ربما لاحظت أنك تُقدم لكلبك قطعة حلوى،

and it magically seems to disappear after just one bite.

وتختفي هذه القطعة كالسحر بقضمة واحدة.

So the added challenge here is:

لذا التحدي الإضافي هنا:

How do you remove plaque when you have one bite?

كيف يمكنك إزالة البلاك بقضمة واحدة؟

I developed a benchtop test to study this problem,

لقد طورت اختبارًا لدراسة هذا المشكل،

and to do so, I had to mimic the oral system of dogs:

ولفعل هذا، كان علي أن أحاكي النظام الفموي للكلاب:

their teeth, plaque, saliva.

أسنانهم والبلاك واللعاب.

And I used friction and wear measurements

واستعملت الاحتكاك وقياسات الاهتراء

to study the effectiveness of that treat on removing plaque.

لدراسة فعالية هذا العلاج في إزالة البلاك.

If you're sitting there right now thinking about the last time

إذا كنت جالسًا هناك الآن تفكر في آخر مرة

you didn't brush your dog's teeth, you're very welcome.

لم تغسل فيها أسناس كلبك، فلا شكر على واجب.

But what's the big deal with tribology?

ما الشيء المهم في الترايبولوجي؟

Let me give you one more example.

دعوني أعطيكم مثالًا آخر.

No matter where you are right now, you got to this location somehow.

لا يهم أين أنت الآن، أنت قد وصلت إلى هنا بطريقة ما.

Maybe you walked or rode your bike,

ربما أتيت مشيًا أو على دراجتك،

but for most people in this room, you probably came in a car.

لكن بالنسبة للكثيرين في هذه الغرفة، فمن المحتمل أنكم أتيتم في السيارة.

Just think about all the tribological systems in a car.

فقط فكر في النظام الترايبولوجي في السيارة.

You have your personal interactions with the car,

يوجد تفاعلك الخاص مع السيارة،

the car's interactions with the road

وتفاعلات السيارة مع الطريق،

and everything under the hood and in the drivetrain.

وكل شيء تحت الغطاء وفي نظام الدفع.

Some routine maintenance is directly connected to tribology.

وبعض نظم الصيانة لديها اتصال مباشر مع الترايبولوجي.

You know how many miles your tires are recommended for using

أنت تعلم عدد الأميال التي لا ينصح بتجاوزها من أجل سلامة العجلات

before you replace them.

قبل أن تستبدلها.

You regularly check the treads on those tires.

أنت تراقب بانتظام هذه العجلات.

You're actively monitoring the wear of your tires.

وتراقب بنشاط اهتراء إطاراتك.

Tribology is the study of wear and friction,

الترايبولوجي هو علم دراسة الاهتراء والاحتكاك،

and with tires, friction can be the difference between a safe arrival

ومع الإطارات، قد يكون الاحتكاك هو الفرق بين وصول آمن

and a car accident.

وحادث سيارة.

This is because the friction between your tires and the road

هذا لأن الاحتكاك بين العجلات والطريق

will influence your acceleration, your deceleration

سيؤثر على تسارعك وتباطؤك

and your stopping distance.

وتقدير مسافات التوقف.

As a driver, you instinctively already know how important friction is,

كسائق، أنت تعرف غريزيًا مدى أهمية الاحتكاك،

because you know that when the roads are wet,

لأنك تعرف بأنه عندما تكون الطريق مبللة،

they're more dangerous because they're slippery.

ستكون أكثر خطرًا لأنها زلقة.

This is because the water is reducing the friction

هذا لكون الماء يقلل من الاحتكاك

between your tires and the road.

بين العجلات والطريق.

You may recall that friction is the force that opposes motion,

تذكروا أن الاحتكاك هو القوة التي تقاوم الحركة،

so water reducing that force means it's now easier for you to move,

فتقليل الماء من الاحتكاك يعني أنه يسهل عليك أن تتحرك،

hence it's more slippery when the roads are wet.

من هنا فكون الطريق مبللة يجعلها أكثر انزلاقًا.

Something else to consider

شيء آخر يجب أن يؤخذ بعين الاعتبار

is that overcoming friction takes energy,

هو أن التحكم في الاحتكاك يتطلب طاقة،

so you're losing energy to friction.

لذا فأنت تخسر الطاقة من أجل الاحتكاك.

This is one way your tires can influence your fuel efficiency.

هذه من بين الطرق التي تؤثر بها عجلاتك على فعالية وقودك.

And, in fact, did you know that about one-third of the fuel

وفي الحقيقة هل تعلم أن ثلث كمية الوقود

that you put into your internal combustion engine vehicle

الذي تضعه في خزان سيارتك

will be spent overcoming friction?

يصرف في محاولة التغلب على الاحتكاك؟

One-third.

الثلث.

Tribology research has helped us reduce friction

ساعدتنا أبحاث الترايبولوجي في التقليل من الاحتكاك

and therefore increase fuel efficiency and reduce emissions.

وبالتالي زيادة فعالية الوقود والتقليل من الانبعاثات.

Holmberg and Erdemir have actually done some great studies

قام هولمبرغ وأردمير بأبحاث عظيمة

showing the impact tribology research can have

في إظهار كيفية تأثير أبحاث الترايبولوجي

on reducing our energy consumption.

في التقليل من استهلاكنا للطاقة.

And they found that, looking over the span of 20 years,

وما وجدوه بعد النظر إلى مدى 20 سنة الأخيرة،

we had the opportunity to reduce

هو أنه كانت لدينا الفرصة للتقليل

the energy consumption of passenger vehicles

من استهلاك طاقة السيارات

up to 60 percent.

إلى حتى 60 بالمئة.

When you think about all the cars in the world,

عندما تنظر إلى كل السيارات حول العالم،

that's a lot of energy we can save.

فهناك الكثير من الطاقة لحفظها.

It's part of the nearly nine percent of our current global energy consumption

إنه جزء من حوالي 9 بالمئة من استهلاك الطاقة العالمي الحالي

that the authors identified tribology can help us save.

وأكد الباحثون أن علم الترايبولوجي يمكنه أن يساعدنا في حفظها.

That's a significant amount of energy.

هذا جزء معتبر من الطاقة.

So when you look at the numbers, tribology can do some amazing things.

لذا عندما تنظر إلى الأرقام، فالترايبولوجي يمكنه أن يفعل أشياء رائعة.

My colleagues have identified up to 20 quads of energy

أكد زملائي أنه يمكننا حفظ حوالي 20 كواد من الطاقة

we can save across the US alone.

عبر الولايات المتحدة لوحدها.

To put this in perspective:

لتقريب الصورة:

one quad of energy is roughly equivalent to 180 million barrels of oil,

كواد واحد من الطاقة يساوي 180 مليون برميل من النفط،

and tribology can help us save 20 times that.

والترايبولوجي يمكّننا من حفظ 20 ضعفًا من ذلك.

This is through new materials, new lubricants,

هذا من خلال مواد جديدة، مواد تشحيم جديدة،

novel component design,

وتصميم جديد للمكونات،

doing things like making wind turbines more efficient and reliable.

وصنع أشياء مثل توربينات هوائية فعالة وموثوقة بشكل أكثر.

This happened just by putting 31 people in a room

وقد حصل هذا فقط بوضع 31 شخص في غرفة

who viewed the world through a tribology lens.

والذين نظروا إلى العالم من خلال عدسات الترايبولجي.

Imagine the opportunities that will reveal themselves

تخيلوا الفرص التي ستُظهر نفسها

as more of us start to see tribology all around.

عندما نبدأ جميعًا في النظر إلى الترايبولوجي في كل ما يحيط بنا.

My favorite projects right now are in aerospace applications.

مشاريعي المفضلة حاليًا مرتبطة بتطبيقات للطيران.

I love reducing wear and friction in these challenging environments.

أحب التقليل من الاهتراء والاحتكاك في هذه البيئات المتحدّية.

I can make materials and parts

يمكنني صناعة المواد والأجزاء

that will reduce the friction in moving components and engines

التي تقلل من الاحتكاك في المواد المتحركة والمحركات

so that they have less force opposing their motion.

بهذا يصبح لديها قوة أقل تقاوم حركتها.

Less force to move means they require less power,

قوة أقل للتحرك تعني أنها تتطلب قوة أقل،

so you can use a smaller actuator,

فبهذا ستستعمل محركًا ميكانيكيًا صغيرًا،

which would weigh less,

ذو كتلة أقل،

which saves fuel.

ويحفظ الوقود.

I can also help make parts that last longer through lower wear.

يمكنني أيضًا المساعدة في صناعة أجزاء تبقى أكثر عند الاهتراء المتدني.

This will reduce material waste

هذا ما يقلل من تبذير المواد

and also means we're manufacturing the parts less frequently,

وهذا يعني أيضًا صناعة أجزاء أقل في كثير من الأحيان.

so we're saving energy in manufacturing.

لذا فنحن نحفظ الطاقة في الصناعة.

I encourage you to start seeing tribology in the world around you

أنا أشجعك على أن تبدأ في ملاحظة الترايبولوجي من حولك

and to think about how you would improve those interacting surfaces you experience.

وأن تبدأ في التفكير حول كيفية التحسين من التفاعل بين الأسطح التي تتعامل معها.

Even the smallest improvements

حتى أقل التحسينات

really add up.

يشكل إضافة في الحقيقة.

Tribology may be a funny-sounding word,

قد تكون الترايبولوجي كلمة ذات وقع مضحك،

but it has a huge impact on our world.

لكن لديه تأثيرًا هائلًا على عالمنا.

Thank you.

شكرًا لكم.

(Applause)

(تصفيق)