Muntjes aan de muur "plakken"

[KlaasHielke]

Goedemorgen,
 
Onlangs heb ik mensen gesproken die geloven dat zij muntjes e.d. aan de muur kunnen plakken door geloof.
Ik heb het zelf ook even geprobeerd zonder het geloof aspect en bij het lukt redelijk makkelijk om muntjes aan de muur te hangen. Ik ben benieuwd naar de wetenschappelijke verklaring, want natuurlijk heeft het niet met geloof te maken. Een Google zoektochtje heb ik al gedaan maar dat was zonder resultaat. Zelf vermoed ik dat het iets te maken heeft met de wrijving tussen het object en de muur. Het lukt echter ook om een muntje aan een glad oppervlak op te hangen (aan het raam is ook een keer gelukt). Hoogstwaarschijnlijk spelen er nog meer verschijnselen een rol. Iemand noemde Vanderwaalskrachten en ook heb ik ergens nog iets gelezen over drukverschil tussen de lucht tussen het object en de muur en de lucht daaromheen. 
Om de informatie nog even op een rijtje te zetten:
metalen en plastic muntjes bleven plakken aan een geverfde muur, maar ook aan glas. Op glas is te zien dat er condens achter blijft terwijl alleen het muntje het glas aanraakt. 
Ik hoop dat iemand een uitgebreide verklaring kan geven, zodat ik deze mensen uit kan leggen hoe het wél zit.
 
Groeten,

[Flisk]

Vanderwaalskrachten hebben een veel te kleine invloed.

Eerst warm je het muntje op door erover te wrijven. Daarna druk je het tegen de muur. Hoe vlakker de muur, hoe beter het zal blijven hangen.

De fysische verklaring is niet zo heel moeilijk. Lucht zet uit wanneer deze warm is, er komen dus minder moleculen lucht tussen de muur en het muntje dan in koude toestand. Het muntje koelt vrij snel weer af, de lucht krijgt weer de normale temperatuur en als gevolg krijg je dus een onderdruk tussen de muur en het muntje (er zijn immers minder moleculen aanwezig). De lucht aan de buitenkant drukt dus harder tegen het muntje dan de lucht aan de binnenkant. Als gevolg van statische wrijving blijft het muntje dan plakken.

Je kan dit ook zien aan de formule van de algemene gaswet:

\(\frac{pV}{nT}=R\)

Waarbij R de gasconstante is, p de druk, V het volume, n het aantal moleculen en T de temperatuur.

Beschouw dan het vaste volume lucht tussen muntje en muur, warmere lucht op dezelfde druk bevat minder moleculen. Als de lucht dan afkoelt moet de druk ook afnemen. Na een tijdje valt het muntje omdat er lucht van buitenaf binnen 'sluipt' waardoor de druk weer toeneemt.

[Michel Uphoff]

Op glas is te zien dat er condens achter blijft terwijl alleen het muntje het glas aanraakt.

 

Ook hiervoor is een verklaring, de warme lucht koelt door het glas af, en het water in de lucht tussen het muntje en het glas condenseert op het glas. Ook dat veroorzaakt een lagere luchtdruk tussen muntje en glas waardoor het muntje nog wat meer tegen het glas gedrukt wordt door hogere buitendruk. 

 

Bij plastic muntjes kan ook statische elektriciteit mede een rol spelen. Een opgewreven ballon blijft aan de muur 'plakken'. Zie ondermeer dit bericht.

[kwasie]

Er kan ook nog meespelen dat een munt vies is, waardoor het een beetje plakt. Zeker als het ook nog eens met vingers in aanraking komt.
Als je een potlood neerlegt en er van boven hard op drukt met 2 vingers, kun je hem ook een beetje optillen.

[KlaasHielke]

Bedankt voor de uitleg zover!

Het condens bleef juist achter rondom de plek waar het muntje zat. Hoe zit dat dan? En een muntje op een gelakte dus gladde deur ophangen lukt juist weer heel slecht. Hoe zou dit dan komen?

[Michel Uphoff]

Het condens bleef juist achter rondom de plek waar het muntje zat.

 
Waarschijnlijk heb je dat muntje langere tijd tegen het koude glas gedrukt. Dat muntje warm je daardoor op, de lucht tussen muntje en glas zet uit, en kruipt bij de rand weg. Daar koelt ze bij het koude glas weer af en het vocht condenseert daar op het glas.
 
Net even geprobeerd met een enigszins hol metalen onderzettertje. Als dat ding even koud is als het glas en ik druk het met een potlood tegen het glas zodat er geen warmteoverdracht is, gebeurt er niets. Als ik het een tijdje met een warme hand tegen het glas druk krijg ook ik een 'ring' van waterdamp rond de rand.
 
Maar wat ook mee zal spelen is dat er damp van mijn hand komt, die neer zal slaan op het koude glas, behalve waar het muntje zit.

[Benm]

Verbazend dat het uberhaupt lukt - ik had niet gedacht dat je zo een redelijk gasdichte afsluiting zou krijgen. Wat bij het glas misschien wel mee speelt is juist dat vocht: dat hecht goed aan glas en kan de gaatjes in de seal tussen muntje en glas mogelijk dichten.

De lak op een deur doet dit wellicht niet, en het oppervlak is te hard om zich naar de vorm van de munt te plooien (wat wel gaat met behang etc).

[KlaasHielke]

Misschien heb ik totaal niet gelijk, maar is glas niet juist een harder materiaal dan lak? 

[Jan van de Velde]

 Zelf vermoed ik dat het iets te maken heeft met de wrijving tussen het object en de muur. Het lukt echter ook om een muntje aan een glad oppervlak op te hangen (aan het raam is ook een keer gelukt). 

Er zijn twee factoren die van invloed zijn op de (schuif)wrijvingskracht: Hoe zien de twee oppervlakken eruit die elkaar raken, en met hoe grote kracht worden die oppervlakken tegen elkaar gedrukt. 
 
De factor "oppervlakken" wordt weergegeven door de wrijvingscoëfficient, in formules vaak weergegeven als "µ" .
Ruwheid is niet het enige dat een rol speelt: bijvoorbeeld twee gladgepolijste stukken ijzer langs elkaar wrijven valt niet mee, voor zo'n contact is die µ verrassend hoog.
 
Om een muntje tegen een verticale glasplaat te plakken is denk ik niet eens zo'n enorme kracht nodig: ik heb hier een plaatje van een fotolijstje en sjoel er een 2centmuntje overheen. Zolang het behoorlijk snel schuift schuift het ook goed door. Maar beneden een zekere snelheid remt het ook héél snel af. Ik denk dat het aanvankelijk op een luchtkussentje schuift. Kan op een verkeerde waarneming berusten, ik heb geen stroboscoop...
 
Als ik het muntje stilleg op het plaatje, en dan het plaatje langzaam onder een hoek breng, dan haal ik in herhalingen bijna 35° voordat het spontaan naar beneden schuift. Dat betekent, verrassend voor twee gladde oppervlakken maar gezien het sjoelproefje toch ook niet zó verrassend, een wrijvingscoëfficiënt van tan(35°) ≈ 0,7. Da's vergelijkbaar met het rubber van een koude zomerband op een koude asfaltweg
 
http://www.knm.nl/Specificaties/nl/page/382/

0,02 Euro

Metaal: Verkoperd staal

Gewicht: 3,06 gram

Diameter: 18,75 mm

Rand: Glad
 

Massa 3,06 g, zwaartekracht die het muntje naar beneden langs je raam probeert te trekken dus 0,03 N
Om dat schuiven te voorkomen moet er dus ook 0,03 N als wrijvingskracht worden geleverd.
Daarvoor moet het muntje dus met een normaalkracht van Fn = Fw/µ = 0,03/0,7 = 0,043 N tegen het raam worden gedrukt. 
 
opp = ¼πd² = 276 mm² = 0,000276 m²
 
We hebben dus een drukverschil nodig tussen de lucht in de kamer en de lucht tussen muntje en glas van p=F/A = 0,043 : 0,000276 = 156 Pa.
 
Als je dan weet dat een "gewone" luchtdruk rond de 100 000 Pa bedraagt dan praten we over een drukverschil van 0,15 % met een "gewone" luchtdruk. 
 
En als ik dan het muntje in mijn vuist warm (en vochtig) blaas, en ik leg het op de glasplaat en wacht even tot er een ring van condens rond het muntje op de glasplaat zichtbaar is, dan kan ik mijn glasplaatje netjes rechtop zetten. In de buurt van de 70° schoof het een paar millimeter en bleef het vervolgens weer hangen. Na even stilgehangen te hebben op 90° draaide ik verder en pas in de buurt van de 100° viel het eraf. 
 
Ik verwacht dus dat het gaat om een combinatie van onderdruk en cohesie tussen water en de beide oppervlakken.

[Benm]

Als het voorbij de 90 graden nog werkt kun je inderdaad wrijving wel uitsluiten. Als cohesie en onderdruk bepalende factoren zijn zou je wellicht ook een muntje oid aan het plafond kunnen hangen, mits dat van hetzelfde materiaal is als wat je onder 90 graden gebruikte. Glazen plafonds zijn vooral een spreekwoordelijk ding, maar er zijn wel gebouwen die ze daadwerkelijk hebben, misschien leuk voor een proefje?

[Flisk]

Als het voorbij de 90 graden nog werkt kun je inderdaad wrijving wel uitsluiten.

Daar ben ik het niet mee eens. De rol van de onderdruk groeit, maar bij 100 graden is er zeker nog sprake van wrijving. Pas wanneer het ondersteboven hangt, maakt de wrijving niets meer uit.

muntje 2517 keer bekeken

Wrijving is de rode pijl.

[Benm]

Waarom zou wrijving een rol spelen in die positie? Het muntje kan probleemloos verticaal naar beneden vallen zonder langs de muur te hoeven schuiven.

[Michel Uphoff]

Tenzij er nog een onderdruk bestaat waardoor ook bij 100 graden het muntje nog steeds tegen het glas gedrukt wordt.

[Flisk]

Het muntje wordt nog altijd tegen de muur gezogen. Op die manier krijg je een normaalkracht die voor wrijving zorgt. In vorige tekening had ik die er vergeten bij tekenen:

muntje 2520 keer bekeken

Blauwe pijl is de kracht als gevolg van het drukverschil. Bruine pijl is de normaalkracht, rode pijl is de wrijvingskracht. De groene pijl is de resulterende kracht van vorige drie. De grijze pijl is de zwaartekracht, die even groot als de groene, maar tegengesteld is. Netto kracht is dan nul, het muntje blijft hangen.

EDIT:

Daarnaast moet het muntje helemaal niet schuiven om wrijvingskracht te ondervinden, in dit geval is het statische wrijving.

[Benm]

Op die manier inderdaad wel - ik ging even uit van een situatie waarbij wrijving het enige is dat het muntje op zn plaats hield, en dan houdt het bij 90 graden op.