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

Transcriber: Joseph Geni Reviewer: Camille Martínez

תרגום: yael ring עריכה: Ido Dekkers

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

אני חייבת להודות שזה ממש כיף

when people ask me what I do for my job,

כשאנשים שואלים אותי במה אני עובדת,

because I tell them I literally rub things together.

כי אני אומרת שאני עובדת בלשפשף דברים זה בזה.

This sounds ridiculous,

זה נשמע מגוחך,

just rubbing things together.

לשפשף דברים זה בזה.

But it has a technical name:

אבל יש לזה שם מקצועי:

tribology.

טריבולוגיה.

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

ט-ר-י-ב-ו-ל-ו-ג-י-ה,

from the ancient Greek word "tribos,"

מהמילה ביוונית עתיקה "טריבוס",

which means "to rub."

שמשמעה "לשפשף".

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

זאת מילה מצחיקה שבטח לא שמעתם לפני כן,

but I promise you,

אבל אני מבטיחה לכם,

discovering it changes your experience with the physical world.

גילוי שלה משנה את החוויה שלכם עם העולם הפיזי.

Tribology has given me amazing projects.

טריבולוגיה סיפקה לי פרויקטים מדהימים.

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

עבדתי עם חומרים שעפים, ועבדתי עם אוכל לכלבים --

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

שילוב שלא נשמע כמו משהו שבן אדם אמור לעשות

in the span of just a couple years,

במרווח של שנים ספורות בלבד,

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

עד שאתם מתחילים לראות את העולם דרך עדשה טריבולוגית.

And I think you'll be surprised

ואני חושבת שאתם תופתעו

at how significant a little bit of tribology can be

עד כמה מעט טריבולוגיה יכולה להיות חשובה

in alleviating some very large problems.

בהקלה על כמה בעיות מאוד גדולות.

Tribology is the study of friction, wear and lubrication.

טריבולוגיה היא המחקר של חיכוך, שחיקה וסיכוך.

You have all experienced all three of these things.

כולכם חוויתם את כל שלושת הדברים האלה.

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

זוכרים את הפעם האחרונה שניסיתם להזיז חפץ כבד

and you could just feel something resisting you?

ויכולתם ממש להרגיש משהו מתנגד לכם?

That would be friction.

זה חיכוך.

Friction is the force that opposes motion.

חיכוך הוא הכוח שמתנגד לתנועה.

Wear is the loss or transfer of material.

שחיקה היא אובדן או המרה של חומר.

זאת הסיבה בגללה אתם צריכים להחליף את הנעליים האהובות עליכם,

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

because eventually the soles disappear.

כי בסופו של דבר הסוליות נעלמות.

Lubricants are used to reduce friction and wear.

חומרי סיכה משמשים להפחתת חיכוך ושחיקה.

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

הם משחררים את אותם ברגים חלודים עקשניים שאחרת לא היו זזים ממקומם.

But tribology is also defined as the science of interacting surfaces

אבל טריבולוגיה גם מוגדרת כמדע של משטחים בעלי אינטרקציה

in relative motion.

בתנועה יחסית.

So, interacting surfaces in relative motion:

אז, משטחים בעלי אינטרקציה בתנועה יחסית:

there are a lot of those in the world.

יש הרבה כאלה בעולם.

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

בזמן שאתם יושבים כאן עכשיו, האם אתם מזיזים את הרגל שלכם?

or maybe shifting around in your seat?

או אולי נעים בכיסא שלכם?

Because guess what? Tribology is happening.

כי נחשו מה? מתרחשת כאן טריבולוגיה.

Even the smallest shift in your seat

התזוזה הקטנה ביותר בכיסא שלכם

involves two surfaces moving relative to each other.

מערבת שני משטחים שנעים באופן יחסי זה ביחס לזה.

And your tribological interaction for the shift

והאינטרקציה הטריבולוגית שלכם בתזוזה

will be different than the person next to you.

תהיו שונה מזו של האדם שלידכם.

This is because the clothes you're wearing

זה בגלל שהבגדים שאתם לובשים

change the friction between you and the seat.

משנים את החיכוך ביניכם ובין הכיסא.

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

אם אתם לובשים משי, זה קצת יותר קל לנוע בכסא

than if you're wearing wool.

מאשר אם הייתם לובשים צמר.

That's because the friction is lower for silk.

זה בגלל שהחיכוך נמוך יותר במשי.

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

אם אתם מזיזים את הקרסול שלכם או מרעידים אותו,

did it make a popping sound?

האם זה גרם לצליל של פקיעה?

You've had that, right?

זה קרה לכם, נכון?

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

אתם נעמדים, מסתובבים קצת, ואיזה מפרק מתפוקק.

Thank you for that sound, tribology.

תודה רבה על הצליל הזה, טריבולוגיה.

That sound can come from the fluid that lubricates your joints

הצליל הזה יכול לבוא מהנוזל שמסכך את המפרקים שלכם.

just moving around.

בזמן שאתם נעים.

You're essentially releasing gas bubbles in that fluid.

אתם בעצם משחררים בועות גז לתוך הנוזל הזה.

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

הצליל הזה יכול גם לבוא מהגידים שזזים זה על גבי זה.

Pretty common in the ankle,

דבר די נפוץ בקרסול,

so any of my fellow foot-wigglers out there

אז כל אחד מאיתנו מקפיצי הרגליים,

may suddenly find themselves curious about the tribology of tendons.

יכול פתאום להסתקרן לגבי הטריבולוגיה של הגידים.

But how does one become a tribologist like me?

אבל איך נהיים לטריבולוגים, כמוני?

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

זה מתחיל בילדות, כמובן.

I was a ballerina growing up.

בצעירותי הייתי בלרינה,

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

הגעתי לרמה כזו שרקדתי על קצות הבהונות,

or "en pointe."

או ב"פוינט".

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

עכשיו, כשאתם רוקדים ב"פוינט" אתם נועלים נעליים מדהימות כאלה

but they can be slippery on the stage.

אבל הן יכולות להחליק על הבמה.

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

הדבר האחרון שאתם רוצים לעשות כשאתם רוקדים על קצות האצבעות

הוא להחליק וליפול.

is to slip and fall.

אז היו לנו קופסאות של חומר שנקרא רוזין.

So we had boxes of stuff called rosin.

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

היינו דורכות בתוך הרוזין, ומצפות את הנעל בציפוי עדין.

Rosin comes from tree sap

רוזין הוא בעצם שרף עצים

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

וכשהוא אבקה, הוא עושה שדברים יהיו פחות חלקים.

You learned real fast as a dancer

כרקדנית את לומדת די מהר

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

מה היא הכמות המתאימה לשים על הנעליים שלך,

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

כי אם לא שמת מספיק, כנראה שהיית מחליקה

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

בגלל מידת החיכוך הנמוכה בין הנעל שלך והבמה.

Best case scenario,

במקרה הטוב,

you're the clumsy ballerina on stage,

היית רקדנית מגושמת על הבמה,

but the worst case scenario would be an injury.

אבל המקרה הגרוע היה פציעה.

Already, I was optimizing and manipulating friction.

כבר אז, מיקסמתי ושיחקתי עם חיכוך.

You see, I was destined to be a tribologist.

אתם רואים, נועדתי להיות טריבולוגית.

(Laughter)

(צחוק)

But you were also a junior tribologist.

אבל גם אתם הייתם טריבולוגים צעירים.

When you used crayons or colored pencils,

כשציירתם עם צבעים או עפרונות צבעוניים,

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

ידעתם שככל שתלחצו יותר חזק כך הצבע יהיה כהה יותר.

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

אתם גם ידעתם שזה אומר שתצטרכו לחדד

את הצבע או העפרון הצבעוני לעתים קרובות יותר,

that crayon or colored pencil more frequently,

כי הוא נשחק יותר ויותר מהר.

because it was wearing down faster.

Now let's talk about those enticing shiny waxed floors

עכשיו בא נדבר על אותן רצפות ממורקות, מבהיקות ומושכות

that you just had to slide across.

שאתם פשוט חייבים להחליק לאורכן.

You knew if you put on a pair of socks,

אתם ידעתם שאם תגרבו זוג גרביים,

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

תצליחו להחליק ממש יפה לאורך הרצפה הזו.

Good luck trying to do that barefoot.

בהצלחה לכם אם תנסו לעשות זאת יחפים.

Master manipulators of friction.

אתם אלופים במשחק בחיכוך.

All kids are tribologists.

כל הילדים הם טריבולוגים.

What about us as adults?

מה לגבינו כמבוגרים?

At some point today, you brushed your teeth.

באיזה שהיא נקודה היום צחצחתם שיניים.

I hope.

אני מקווה.

(Laughter)

(צחוק)

This is tribology in action.

זאת טריבולוגיה בפעולה.

The toothpaste and toothbrush are working to remove or wear

משחת השיניים ומברשת השיניים פועלות להסיר ולמרק

the plaque from your teeth.

את הפלאק מהשיניים שלכם.

For the record, my dad is a dentist.

רק לידיעה, אבא שלי רופא שיניים.

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

מעולם לא חשבתי שהקריירה שלי תסגור מעגל עם העסק המשפחתי.

But one day, we found ourselves speaking the same language

אבל יום אחד, מצאנו את עצמנו דוברים את אותה השפה

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

כשקיבלתי משימה לפתח מבחן שיחקור את מידת ההסרה של פלאק.

Sounded simple enough,

נשמע די פשוט,

until I started to look at it as a tribologist,

עד שהתחלתי לבחון את זה כטריבולוגית,

and then it became incredibly complex.

ואז זה הפך לממש מורכב.

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

יש לכם משטח קשה -- אלה השיניים שלכם --

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

משטחים רכים כמו החניכיים שלכם, משחת השיניים ומברשת השיניים.

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

יש חומר סיכה -- בצורה של רוק ומים --

the dynamics of the person doing the brushing and more.

והדינמיקה של האדם שמבצע את הצחצוח ועוד.

I promise if we put diamonds in your toothpaste,

אני מבטיחה שאם נשים יהלומים במשחת השיניים שלכם,

you're going to remove that plaque.

תצליחו להסיר את הפלאק.

Probably going to remove your teeth as well.

אולי גם תסירו את השיניים שלכם גם.

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

אז יש איזון עדין בין הסרת הפלאק

and not damaging your teeth and gums.

ולא להזיק לשיניים והחניכיים שלכם.

We're brushing our teeth because we ate.

אנחנו מצחצחים שיניים שלנו בגלל שאכלנו.

Eating is another routine thing we all do.

אכילה היא עוד דבר קבוע שכולנו עושים.

Seems simple enough.

נראה די פשוט.

But it's another field of tribology,

אבל זה עוד תחום של טריבולוגיה,

and it's not so simple.

וזה לא כזה פשוט.

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

יש לכם את האוכל, שישבר וישחק במהלך האכילה,

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

והאוכל הזה נמצא באינטרקציה עם השיניים שלכם, הלשון שלכם,

your saliva, your throat.

הרוק שלכם, הגרון שלכם.

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

וכל האינטרקציות האלה הולכות להשפיע על חווית האכילה שלכם.

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

אני חושבת שכולכם יכולים להיזכר ברגע בו ניסיתם מאכל חדש

and you just found yourself going,

ופשוט עשיתם,

"Well, it tastes alright.

"יש לזה טעם סביר,

I really don't like that texture."

אני ממש לא אוהב את הטקסטורה הזאת".

Tribologists are looking at lubricity, the coefficient of friction,

טריבולוגים בוחנים את מידת הסיכוך, המקדם של החיכוך,

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

כדרך לחבר בין תחושת הפה והטקסטורה למה שאתם חווים,

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

כדי שאם נשנה את ההרכבים של מה שאנחנו אוכלים ושותים

so the sugar content or fat content are different,

אז הרכב הסוכר והרכב השומן הם שונים,

how does that change mouth feel?

איך זה משנה את תחושת הפה?

How do we quantify that?

איך אנחנו יכולים לכמת את זה?

This is what tribologists are looking to solve.

זה מה שטריבולוגים מנסים לפתור.

And while my colleagues were in one corner of this lab

ובזמן שעמיתי ישבו בפינה אחת של המעבדה הזו

looking at the fat content of yogurt,

ובחנו את הרכב השומן ביוגורט,

I was in another corner

אני ישבתי בפינה אחרת

studying dog food.

וחקרתי מזון לכלבים.

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

המעבדה הריחה מעולה, אני חייבת לומר.

We all brush our teeth on a regular basis.

כולנו מצחצחים את השיניים כל יום,

How many of us brush our pets' teeth?

כמה מאתנו מצחצחים לחיות המחמד שלנו?

Animals as adults commonly get periodontal disease,

חיות כמו אנשים, לפעמים סובלות ממחלות חניכיים,

so we really should be brushing their teeth,

אז אנחנו באמת חייבים לצחצח להן שיניים,

ויותר בעלי חיות מתחילים לעשות את זה.

and more pet owners are starting to do this.

אני יודעת שהחברה שלי, ממש טובה בלצחצח לחתול שלה, איכשהו.

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

בהצלחה בניסיון לעשות זאת לחתול שלי.

Good luck trying to do that with my cat.

So what pet food suppliers are trying to do

אז מה שיצרני מזון לחיות מנסים לעשות

is incorporate plaque removal in things like treats.

הוא להוסיף חומר מסיר פלאק במוצרים כמו חטיפים.

If you have a dog,

אם יש לכם כלב,

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

אולי שמתם לב שכשאתם נותנים לכלב חטיף,

and it magically seems to disappear after just one bite.

הוא נעלם באורח פלא אחרי ביס אחד בלבד.

So the added challenge here is:

אז האתגר הנוסף כאן הוא:

How do you remove plaque when you have one bite?

איך מסירים פלאק בביס אחד בלבד?

I developed a benchtop test to study this problem,

אני פיתחתי מבחן סף לחקור את הבעיה הזו,

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

וכדי לעשות זאת, הייתי צריכה לחקות את המערכת האוראלית של הכלבים:

their teeth, plaque, saliva.

השיניים, הפלאק והרוק שלהם.

And I used friction and wear measurements

והשתמשתי במדדי חיכוך ושחיקה

to study the effectiveness of that treat on removing plaque.

כדי לחקור את האפקטיביות של אותו חטיף בהסרת פלאק.

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

אם אתם יושבים כאן עכשיו וחושבים על הפעם האחרונה

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

בה לא צחצחתם לכלב שלכם, בבקשה.

But what's the big deal with tribology?

אבל מה כל העניין בטריבולוגיה?

Let me give you one more example.

תנו לתת לכם עוד דוגמה.

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

לא משנה היכן אתם נמצאים כרגע, אתם הגעתם למקום הזה איכשהו.

Maybe you walked or rode your bike,

אולי הלכתם, או רכבתם על אופניים,

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

אבל רוב האנשים בחדר הזה בטח הגיעו ברכב.

Just think about all the tribological systems in a car.

רק תחשבו על כל המערכות הטריבולוגיות שיש ברכב.

You have your personal interactions with the car,

יש לכם את האינטרקציה האישית שלכם עם הרכב,

the car's interactions with the road

האינטרקציה של הרכב עם הכביש

and everything under the hood and in the drivetrain.

וכל מה שנמצא מתחת למכסה המנוע ובמערכת ההניע.

Some routine maintenance is directly connected to tribology.

חלק מעבודות התחזוקה הקבועות קשורות ישירות לטריבולוגיה.

You know how many miles your tires are recommended for using

אתם יודעים מה ההמלצה למגבלת הקילומטרים בצמיגים שלכם

before you replace them.

לפני שצריך להחליף אותם.

You regularly check the treads on those tires.

אתם בודקים באופן קבוע את החריצים באותם צמיגים.

You're actively monitoring the wear of your tires.

אתם מנטרים באופן פעיל את השחיקה של הצמיגים שלכם.

Tribology is the study of wear and friction,

טריבולוגיה היא המחקר של השחיקה והחיכוך,

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

וכשמדובר בצמיגים, חיכוך יכול להיות ההבדל בין הגעה בשלום

and a car accident.

ותאונת דרכים.

This is because the friction between your tires and the road

מכיוון שהחיכוך בין הצמיגים שלכם ובין הכביש

will influence your acceleration, your deceleration

משפיע על ההאצה, האטה

and your stopping distance.

ומרחק העצירה שלכם.

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

כנהגים, אתם כבר יודעים באופן אינסטינקטיבי עד כמה חשוב החיכוך,

because you know that when the roads are wet,

כי אתם יודעים שכשהכבישים רטובים,

they're more dangerous because they're slippery.

הם יותר מסוכנים כי הם חלקים.

This is because the water is reducing the friction

זה בגלל שהמים מפחיתים את החיכוך

between your tires and the road.

בין הצמיגים שלכם ובין הכביש.

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

אולי אתם זוכרים שחיכוך הוא הכוח שמתנגד לתנועה,

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

אז מים מפחיתים את הכוח הזה ולכן יותר קל לכם לנוע,

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

ולכן יותר מחליק כשהכבישים רטובים.

Something else to consider

עוד משהו לחשוב עליו

is that overcoming friction takes energy,

הוא שהתמודדות עם חיכוך גוזלת אנרגיה.

so you're losing energy to friction.

אז אתם מפסידים אנרגיה בגלל חיכוך.

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

זאת דרך אחת בה הצמיגים שלכם יכולים להשפיע על יעילות השימוש בדלק שלכם.

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

למעשה, האם ידעתם ששליש מהדלק

that you put into your internal combustion engine vehicle

שאתם מכניסים לרכב מנוע הבערה הפנימי שלכם

will be spent overcoming friction?

יבוזבז על התמודדות עם חיכוך?

One-third.

שליש.

Tribology research has helped us reduce friction

מחקר הטריבולוגיה סייע לנו בהפחתת החיכוך

and therefore increase fuel efficiency and reduce emissions.

ולכן הגדיל את יעילות השימוש בדלק והפחתת הפליטות.

Holmberg and Erdemir have actually done some great studies

הולמברג וארדמיר ערכו כמה מחקרים מעולים

showing the impact tribology research can have

שהראו את ההשפעה שיש למחקר הטריבולוגי

on reducing our energy consumption.

על הפחתת צריכת האנרגיה שלנו.

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

והם מצאו שבטווח של 20 שנה,

we had the opportunity to reduce

היתה לנו את האפשרות להפחית

the energy consumption of passenger vehicles

את צריכת האנרגיה של רכבי נוסעים

up to 60 percent.

עד 60 אחוזים.

When you think about all the cars in the world,

כשאתם חושבים על כל הרכבים שבעולם,

that's a lot of energy we can save.

זאת המון אנרגיה שאפשר לחסוך.

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

הם גילו כמעט תשעה אחוזים מסך צריכת האנרגיה הגלובלית שלנו כיום

that the authors identified tribology can help us save.

שהטריבולוגיה יכולה לעזור לחסוך.

That's a significant amount of energy.

זאת כמות משמעותית של אנרגיה.

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

אז כשאתם מסתכלים על המספרים, טריבולוגיה יכולה לעשות דברים מדהימים.

My colleagues have identified up to 20 quads of energy

העמיתים שלי זיהו עד 20 קוואדים של אנרגיה

we can save across the US alone.

שאנחנו יכולים לחסוך כיום בארה"ב לבד.

To put this in perspective:

רק כדי לתת לנו פרספקטיבה:

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

קוואד אחד של אנרגיה שווה בערך ל 180 מיליון חביות שמן,

and tribology can help us save 20 times that.

וטריבולוגיה יכולה לעזור לנו לחסוך פי 20 מזה.

This is through new materials, new lubricants,

אנחנו יכולים לעשות זאת באמצעות חומרים חדשים, וחומרי סיכה חדשים,

novel component design,

תכנון רכיבים חדשני,

doing things like making wind turbines more efficient and reliable.

דברים כמו הקמת טורבינות רוח שיהיו יותר יעילות ויותר אמינות.

This happened just by putting 31 people in a room

אם רק נציב בחדר אחד 30 אנשים

who viewed the world through a tribology lens.

הרואים את העולם דרך עדשות הטריבולוגיה.

Imagine the opportunities that will reveal themselves

דמיינו את ההזדמנויות שיעלו

as more of us start to see tribology all around.

ככל שיותר ויותר מאתנו יגלו טריבולוגיה מסביבנו.

My favorite projects right now are in aerospace applications.

הפרויקטים האהובים עלי ביותר כרגע הם בתחום של היישום בחלל.

I love reducing wear and friction in these challenging environments.

אני אוהבת להפחית את השחיקה והחיכוך בסביבה מאתגרת שכזו.

I can make materials and parts

אני יכולה להכין חומרים וחלקים

that will reduce the friction in moving components and engines

שיפחיתו את החיכוך בחלקים נעים ומנועים

so that they have less force opposing their motion.

כך שיהיה להם פחות כוח המתנגד לתנועה שלהם.

Less force to move means they require less power,

פחות כוח לנוע משמעו שהם דורשים פחות כוח,

so you can use a smaller actuator,

כך שאפשר להשתמש במפעילים יותר קטנים,

which would weigh less,

שישקלו פחות,

which saves fuel.

שיחסכו דלק.

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

אני גם יכולה לעזור להכין חלקים שישרדו לאורך יותר זמן באמצעות שחיקה נמוכה יותר.

This will reduce material waste

מה שיפחית את הבזבוז בחומרים

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

וגם משמעותו שאנחנו מייצרים את החלקים לעתים יותר נדירות,

so we're saving energy in manufacturing.

אז אנחנו חוסכים אנרגיה בייצור.

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

אני מעודדת אתכם להתחיל לראות טריבולוגיה בעולם שסביבכם

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

ולחשוב על איך אפשר לשפר את המשטחים המתקשרים שאתם חווים.

Even the smallest improvements

אפילו השיפורים הקטנים ביותר

really add up.

ממש מתווספים.

Tribology may be a funny-sounding word,

טריבולוגיה היא אולי מילה שנשמעת מצחיק,

but it has a huge impact on our world.

אבל יש לה השפעה עצומה על העולם שלנו.

Thank you.

תודה רבה.

(Applause)

(מחיאות כפיים)