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

Transcriber: Joseph Geni Reviewer: Camille Martínez

Vertaald door: Isaac Brute Nagekeken door: Rik Delaet

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

Ik moet zeggen dat het best grappig is

when people ask me what I do for my job,

als mensen vragen wat voor werk ik doe.

because I tell them I literally rub things together.

Ik vertel hen dan dat ik dingen tegen elkaar wrijf.

This sounds ridiculous,

Het klinkt misschien belachelijk

just rubbing things together.

om gewoon dingen tegen elkaar te wrijven.

But it has a technical name:

Maar het heeft een technische naam:

tribology.

Tribologie.

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

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

from the ancient Greek word "tribos,"

van het Griekse woord 'tribos'.

which means "to rub."

Het betekent 'wrijven'.

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

Het is een grappig woord dat je waarschijnlijk niet kent,

but I promise you,

maar ik beloof je

discovering it changes your experience with the physical world.

dat het begrijpen ervan je ervaring met de wereld zal veranderen.

Tribology has given me amazing projects.

Tribologie heeft me geweldige projecten bezorgd.

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

Ik heb gewerkt aan vliegende materialen, maar ook aan hondenvoer --

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

een combinatie die niet lijkt de kloppen

voor werk in een tijdspanne van een paar jaar,

in the span of just a couple years,

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

totdat je de wereld begint te bekijken door een tribologische lens.

And I think you'll be surprised

Ik denk dat je verrast zult zijn

at how significant a little bit of tribology can be

hoe belangrijk tribologie kan zijn

in alleviating some very large problems.

om grote problemen te verhelpen.

Tribology is the study of friction, wear and lubrication.

Tribologie is de studie van wrijving, slijtage en lubricatie.

You have all experienced all three of these things.

Je hebt alle drie wel eens meegemaakt.

De laatste keer dat je probeerde een zwaar voorwerp te verslepen,

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

and you could just feel something resisting you?

voelde je toen dat er iets je tegenhield?

That would be friction.

Dat was wrijving.

Friction is the force that opposes motion.

Wrijving is de kracht die beweging tegenwerkt.

Wear is the loss or transfer of material.

Slijtage is verlies of overdracht van materiaal.

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

Het dwingt je je favoriete schoenen te vervangen,

because eventually the soles disappear.

anders hou je geen zolen meer over.

Lubricants are used to reduce friction and wear.

Een lubricant vermindert wrijving en slijtage.

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

Het maakt verroeste, strakke bouten los die anders niet zouden bewegen.

But tribology is also defined as the science of interacting surfaces

Maar tribologie is ook de wetenschap van op elkaar inwerkende oppervlakken

in relative motion.

in relatieve beweging.

So, interacting surfaces in relative motion:

Dus op elkaar inwerkende oppervlakken in relatieve beweging:

there are a lot of those in the world.

daar zijn er veel van op de wereld.

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

Terwijl je daar nu zit, wiebel je je voet

or maybe shifting around in your seat?

of schuif je misschien in je stoel?

Because guess what? Tribology is happening.

Nou, dat is tribologie.

Even the smallest shift in your seat

Zelfs bij de kleinste beweging in je stoel

involves two surfaces moving relative to each other.

heb je twee oppervlakken die over elkaar bewegen.

And your tribological interaction for the shift

Jouw tribologische interactie

will be different than the person next to you.

zal anders zijn dan die van de persoon naast je.

This is because the clothes you're wearing

Dit komt omdat de kleding die je draagt

change the friction between you and the seat.

de wrijving tussen jou en de stoel verandert.

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

Als je zijde draagt, is het gemakkelijker om in je stoel rond te draaien

than if you're wearing wool.

dan als je wol draagt.

That's because the friction is lower for silk.

Dat komt omdat de wrijving lager is.

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

Als je je enkel beweegt,

did it make a popping sound?

maakt hij dan soms een geluid?

You've had that, right?

Heb je dat wel eens?

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

Je staat op, je beweegt en sommige botten kraken.

Bedankt, tribologie.

Thank you for that sound, tribology.

That sound can come from the fluid that lubricates your joints

Dit komt door de vloeistof die onze botten smeert

just moving around.

als we bewegen.

You're essentially releasing gas bubbles in that fluid.

Hierdoor ontstaan er gasbellen in die vloeistof.

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

Maar het geluid kan ook komen van de pezen die over elkaar heen bewegen.

Pretty common in the ankle,

Dat is vrij gewoon voor onze enkels,

so any of my fellow foot-wigglers out there

dus als je zoals ik graag je enkel wiebelt,

may suddenly find themselves curious about the tribology of tendons.

kun je plotseling heel nieuwsgierig worden over de tribologie van pezen.

But how does one become a tribologist like me?

Maar hoe word je een triboloog zoals ik?

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

Het begint als je heel jong bent.

I was a ballerina growing up.

Ik was zelf een ballerina vroeger.

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

Ik bereikte het niveau waar ik op mijn tenen kon dansen,

or "en pointe."

of 'en pointe'.

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

Als je 'en pointe' danst, draag je die geweldige schoenen,

but they can be slippery on the stage.

maar ze kunnen glad zijn op het podium.

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

Het laatste wat je wilt als je op je tenen danst,

is uitglijden en vallen.

is to slip and fall.

So we had boxes of stuff called rosin.

Dus we hadden dozen hars bij ons.

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

We stapten in de hars, om zo een laag op onze schoenen aan te brengen.

Rosin comes from tree sap

Hars is afkomstig van boomsap

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

en in zijn poedervorm maakt het dingen minder glad.

You learned real fast as a dancer

Je hebt als danser heel snel door

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

hoeveel er op je schoenen moet,

want als er niet genoeg op zit, zul je waarschijnlijk uitglijden

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

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

vanwege de lage wrijving tussen je schoen en het podium.

Best case scenario,

In het beste geval

you're the clumsy ballerina on stage,

ben jij de onhandige ballerina op het podium,

but the worst case scenario would be an injury.

maar in het slechtste geval loop je een blessure op.

Already, I was optimizing and manipulating friction.

Ik was toen al bezig wrijving te optimaliseren en te manipuleren.

You see, I was destined to be a tribologist.

Ik was gewoon voorbestemd om triboloog te worden.

(Laughter)

(Gelach)

But you were also a junior tribologist.

Maar jullie waren ook jonge tribologen.

When you used crayons or colored pencils,

Toen je kleurpotloden gebruikte,

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

wist je dat hoe harder je drukte, hoe donkerder de kleur.

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

Je wist ook dat dat betekende

dat je je kleurpotlood vaker zou moeten slijpen,

that crayon or colored pencil more frequently,

omdat het dan sneller versleet.

because it was wearing down faster.

Now let's talk about those enticing shiny waxed floors

Laten we het nu hebben over die glanzende gewaxte vloeren

that you just had to slide across.

waar je overheen moest glijden.

You knew if you put on a pair of socks,

Je wist dat je met sokken aan zeker goed zou glijden over die vloer.

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

Op blote voeten, niet echt.

Good luck trying to do that barefoot.

Master manipulators of friction.

Meester-manipulators van wrijving.

All kids are tribologists.

Alle kinderen zijn tribologen.

What about us as adults?

Hoe zit het met ons volwassenen?

At some point today, you brushed your teeth.

Je hebt vandaag je tanden gepoetst.

I hope.

Dat hoop ik tenminste.

(Laughter)

(Gelach)

This is tribology in action.

Dit is tribologie in actie.

The toothpaste and toothbrush are working to remove or wear

Tandpasta en de tandenborstel werken samen

om tandplak te verwijderen.

the plaque from your teeth.

For the record, my dad is a dentist.

Mijn vader is tandarts.

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

Ik had nooit gedacht dat mijn werk dat gebied zou raken.

But one day, we found ourselves speaking the same language

Maar op een dag begrepen we elkaar gewoon,

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

toen ik een tandsteenverwijderingstest moest ontwikkelen.

Sounded simple enough,

Het leek eenvoudig,

until I started to look at it as a tribologist,

totdat ik het begon te zien als een triboloog,

and then it became incredibly complex.

toen werd het ongelooflijk complex.

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

Je hebt harde materialen, onze tanden,

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

zachte materialen zoals ons tandvlees, tandpasta en de tandenborstel.

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

Je hebt smeermiddel: speeksel en water,

the dynamics of the person doing the brushing and more.

de dynamiek van de persoon die zijn tanden poetst, etc.

I promise if we put diamonds in your toothpaste,

Ik beloof je dat als we diamanten in je tandpasta stoppen,

you're going to remove that plaque.

er geen tandplak meer overblijft.

Probably going to remove your teeth as well.

Maar je zult ook geen tanden meer hebben.

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

Er moet dus een balans zijn tussen het verwijderen van tandplak,

and not damaging your teeth and gums.

en het niet beschadigen van onze tanden en tandvlees.

We're brushing our teeth because we ate.

We poetsen onze tanden omdat we eten.

Eating is another routine thing we all do.

Eten is een van onze routines.

Seems simple enough.

Het lijkt heel eenvoudig.

But it's another field of tribology,

Maar het is nog steeds tribologie

and it's not so simple.

en het is niet eenvoudig.

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

Je hebt het voedsel dat tijdens het eten zal breken en slijten.

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

En dat voedsel interageert met je tanden, je tong,

your saliva, your throat.

je speeksel, je keel.

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

En al die interacties zullen je eetervaring beïnvloeden.

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

Kun je je een moment herinneren waarop je iets nieuws proefde

and you just found yourself going,

en je zei:

"Well, it tastes alright.

"Het smaakt niet slecht,

I really don't like that texture."

maar ik hou niet van de textuur."

Tribologists are looking at lubricity, the coefficient of friction,

Tribologen kijken naar gladheid, de wrijvingscoëfficiënt,

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

om sensaties in je mond en de textuur te verbinden met wat je ervaart.

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

Bijvoorbeeld, als we de samenstelling veranderen van ons eten en drinken,

so the sugar content or fat content are different,

als we de suiker of het vetgehalte zouden veranderen,

how does that change mouth feel?

verandert dat dan de sensatie?

How do we quantify that?

Hoe kunnen we dit meten?

This is what tribologists are looking to solve.

Tribologen werken eraan om zulke vragen op te lossen.

And while my colleagues were in one corner of this lab

Terwijl mijn collega's het vetgehalte van yoghurt

looking at the fat content of yogurt,

in het lab bestudeerden,

I was in another corner

bestudeerde ik ...

studying dog food.

hondenvoer.

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

Het lab rook trouwens echt lekker, geloof me maar.

We all brush our teeth on a regular basis.

We poetsen regelmatig onze tanden.

How many of us brush our pets' teeth?

Doen we dat ook voor onze huisdieren?

Animals as adults commonly get periodontal disease,

Volwassen dieren krijgen vaak tandvleesziekte,

dus we moeten echt hun tanden poetsen.

so we really should be brushing their teeth,

Huisdiereigenaren doen het nu dan ook vaker.

and more pet owners are starting to do this.

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

Mijn beste vriend doet het bij zijn kat, en hij kan het echt goed.

Good luck trying to do that with my cat.

Veel succes als je dat probeert bij mijn kat.

So what pet food suppliers are trying to do

Diervoeding-leveranciers proberen nu

is incorporate plaque removal in things like treats.

tandplak-onderdrukkers in traktaties te stoppen.

If you have a dog,

Als je een hond hebt,

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

heb je misschien opgemerkt

dat traktaties gewoon verdwijnen na slechts één hap.

and it magically seems to disappear after just one bite.

So the added challenge here is:

De uitdaging is:

How do you remove plaque when you have one bite?

hoe verwijder je tandplak in één hap?

I developed a benchtop test to study this problem,

Ik ontwikkelde een test om dit probleem te bestuderen,

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

maar ik moest hun orale systeem imiteren:

their teeth, plaque, saliva.

hun tanden, plak en speeksel.

And I used friction and wear measurements

Ik heb de wrijving gemeten

to study the effectiveness of that treat on removing plaque.

om de effectiviteit van deze traktaties op het plak te bestuderen.

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

Besef je nu ineens dat je de tanden van je hond nooit hebt gepoetst?

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

Graag gedaan.

Maar waarom is tribologie zo belangrijk?

But what's the big deal with tribology?

Let me give you one more example.

Laat ik je nog een voorbeeld geven.

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

Je bent vandaag op de een of andere manier hier gekomen.

Maybe you walked or rode your bike,

Misschien lopend of met de fiets,

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

maar voor de meesten van jullie hier, ben je met de auto gekomen.

Just think about all the tribological systems in a car.

Denk aan alle tribologische elementen in een auto.

You have your personal interactions with the car,

Je eigen interactie met de auto,

the car's interactions with the road

de interactie met het wegdek

en alles onder de motorkap en in de aandrijflijn.

and everything under the hood and in the drivetrain.

Some routine maintenance is directly connected to tribology.

Ook onderhoud is verbonden met tribologie.

You know how many miles your tires are recommended for using

Weet je hoeveel kilometers jouw banden meegaan,

before you replace them.

voordat je ze moet vervangen?

You regularly check the treads on those tires.

Als je het bandprofiel controleert,

You're actively monitoring the wear of your tires.

kijk je of er slijtage aan je banden is.

Tribology is the study of wear and friction,

Tribologie is de studie van slijtage en wrijving.

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

Voor banden kan wrijving het verschil maken

tussen veilig aankomen en een ongeluk.

and a car accident.

This is because the friction between your tires and the road

Dit komt omdat de wrijving tussen je banden en de weg

will influence your acceleration, your deceleration

je versnelling zal beïnvloeden, maar ook je remkracht

and your stopping distance.

en je remafstand.

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

Als bestuurder weet je hoe belangrijk wrijving is:

because you know that when the roads are wet,

je weet bijvoorbeeld dat als de wegen nat zijn,

they're more dangerous because they're slippery.

rijden gevaarlijker is, omdat de weg dan glad is.

This is because the water is reducing the friction

Dit komt omdat water wrijving vermindert

between your tires and the road.

tussen de banden en de weg.

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

Wrijving is de kracht die beweging tegenwerkt,

dus als water die kracht vermindert, is het gemakkelijker om te bewegen,

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

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

vandaar dat het gladder is als de wegen nat zijn.

Something else to consider

Nog iets waar je rekening mee moet houden,

is that overcoming friction takes energy,

is dat vechten tegen wrijving energie kost,

so you're losing energy to friction.

dus je verliest energie aan wrijving.

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

Zo kunnen dus je banden je benzinekosten beïnvloeden.

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

Wist je dat ongeveer een derde van de benzine

that you put into your internal combustion engine vehicle

die je in je voertuig stopt,

will be spent overcoming friction?

gebruikt zal worden voor wrijving?

One-third.

Een derde.

Tribology research has helped us reduce friction

Tribologisch onderzoek heeft geholpen wrijving te verminderen

and therefore increase fuel efficiency and reduce emissions.

en zo benzineverbruik en emissies te verminderen.

Holmberg and Erdemir have actually done some great studies

Holmberg en Erdemir hebben in hun studies

showing the impact tribology research can have

aangetoond hoe tribologisch onderzoek

on reducing our energy consumption.

het brandstofverbruik kan verminderen.

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

Ze zagen dat we in 20 jaar

we had the opportunity to reduce

het verbruik van personenauto's

the energy consumption of passenger vehicles

up to 60 percent.

met 60% konden verminderen.

When you think about all the cars in the world,

Als je even denkt aan alle auto's ter wereld,

that's a lot of energy we can save.

kunnen we veel energie besparen.

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

Dat is een deel van de bijna 9% van ons huidige mondiale energieverbruik,

that the authors identified tribology can help us save.

en tribologie kan ons helpen het te besparen, volgens de auteurs.

That's a significant amount of energy.

Het het gaat hier om veel energie.

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

Als je naar de cijfers kijkt, kan tribologie veel betekenen voor ons.

My colleagues have identified up to 20 quads of energy

Mijn collega's zeggen dat we tot 20 quads energie

we can save across the US alone.

kunnen besparen in de VS.

To put this in perspective:

Om wat context te geven:

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

een quad energie is gelijk aan 180 miljoen vaten olie,

and tribology can help us save 20 times that.

en tribologie kan 20 keer zoveel besparen.

This is through new materials, new lubricants,

Dit is te danken aan nieuwe materialen en lubricanten,

novel component design,

het ontwerp van nieuwe componenten,

doing things like making wind turbines more efficient and reliable.

waardoor windturbines bijvoorbeeld efficiënter en betrouwbaarder worden.

This happened just by putting 31 people in a room

Door 31 mensen samen in een kamer te plaatsen

who viewed the world through a tribology lens.

die de wereld door een tribologische lens zien, is dit gelukt.

Imagine the opportunities that will reveal themselves

Stel je eens voor wat we kunnen ontdekken

as more of us start to see tribology all around.

als we allemaal tribologie om ons heen gaan zien.

My favorite projects right now are in aerospace applications.

Mijn favoriete projecten nu zijn in lucht- en ruimtevaart.

I love reducing wear and friction in these challenging environments.

Ik hou ervan om slijtage en wrijving te verminderen in deze omgevingen.

I can make materials and parts

Ik kan materialen en onderdelen maken

that will reduce the friction in moving components and engines

die wrijving verminderen in bewegende componenten en motoren

so that they have less force opposing their motion.

zodat hun beweging minder belemmerd wordt.

Less force to move means they require less power,

En minder bewegingskracht betekent ook minder kracht,

so you can use a smaller actuator,

dus je kan een kleinere motor gebruiken,

which would weigh less,

die minder weegt,

which saves fuel.

en dus brandstof bespaart.

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

Ik kan ook onderdelen maken die langer meegaan door minder slijtage.

This will reduce material waste

Dit zal restafval verminderen

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

en productiekosten verminderen,

so we're saving energy in manufacturing.

zodat we dus energie besparen bij de productie.

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

Ik moedig je aan om tribologie in de wereld om je heen te zien

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

en te kijken hoe je jouw interacties met oppervlakten kunt verbeteren.

Even the smallest improvements

Zelfs de kleinste verbeteringen

really add up.

maken een verschil.

Tribology may be a funny-sounding word,

Tribologie klinkt misschien grappig,

but it has a huge impact on our world.

maar het heeft een enorme impact op onze wereld.

Thank you.

Dank je wel.

(Applause)

(Applaus)