氣墊效應

概念定義

氣墊效應係指兩種物體之間形成一層氣體，令兩者部分或完全隔開、減少直接接觸嘅現象，亦稱為「空氣層潤滑」。氣體夾層會改變接觸面之間嘅摩擦、受力同運動狀態；實際效果取決於氣層有冇被封閉、氣體壓縮同膨脹情況，以及氣體向外洩漏嘅程度。

兩個物體表面接近時，夾喺中間嘅氣體可能未能即時排走，因而形成氣膜。氣膜將原本直接接觸嘅表面分隔，令固體表面之間嘅接觸同摩擦減少。當氣體被困喺較封閉嘅空間，物體運動會壓縮氣層；氣層其後膨脹或向外洩漏，又會令承托力同運動狀態改變。

氣體外洩係影響效應強弱嘅因素。以底部形成封閉壓縮空氣層嘅運動物體為例，運動過程可以用活塞模型描述，空氣外洩系數會影響物體最終速度。氣體較易排走時，隔離層難以維持；氣體持續被困時，壓縮與膨脹作用會更明顯。

氣墊效應涉及兩個相對接近或運動嘅物體表面，以及兩者之間嘅氣體隔離層。物體表面構成氣層邊界，氣體負責分隔表面；邊界嘅封閉程度同洩漏通道則控制氣層能否保持。喺動態過程中，物體位移會改變氣層空間，令氣體經歷壓縮、膨脹或外洩，繼而改變摩擦力、承托作用或衝擊載荷。

喺碟式煞車嘅摩擦界面，煞車片摩擦材料可以出現氣化現象。產生嘅氣體聚集喺煞車碟面同煞車片之間，形成氣膜，將兩個摩擦表面部分隔開。由於直接接觸減少，煞車摩擦力會下降，令摩擦界面未能維持原有嘅制動作用。

呢個過程包含煞車碟、煞車片摩擦材料同兩者之間形成嘅氣膜。當氣膜介入接觸面，原本依靠煞車片與碟面直接摩擦產生嘅作用會被削弱，因此氣墊效應喺煞車系統入面屬於會降低摩擦力嘅界面現象。

氣墊效應亦可見於崩塌體運動。崩塌體底部形成封閉壓縮空氣層後，空氣層會將運動物體同下方表面分隔，減少直接接觸；空氣外洩程度會影響其運動速度。

物體入水衝擊時，物體同水面之間嘅氣體亦會被壓縮同膨脹。相關衝擊載荷會呈現三階段震盪，過程由氣墊嘅壓縮與膨脹行為主導；衝擊速度增加時，水面凹陷變形亦會加強。呢類場景顯示，氣墊效應除咗可以降低固體表面摩擦，亦會改變流體衝擊期間嘅載荷變化。