Friction Statique vs Friction Dynamique: Formation de Blisters

Qu’est-ce que le frottement? Il y a plus d’une définition de la friction. Et cela a confondu notre compréhension de la façon dont il est impliqué dans la formation de cloques de friction.

Le dictionnaire Merriam-Webster a deux définitions du frottement:

1. l’acte de frotter une chose contre une autre
2. la force qui résiste au mouvement relatif entre deux corps en contact

Pour comprendre comment le frottement provoque des cloques, la deuxième définition est nécessaire. Et dans cet article, nous allons être encore un peu plus précis que cela. L’implication du frottement dans les ampoules de friction est plus facile à comprendre lorsque vous parlez de frottement statique et dynamique.

Frottement statique vs frottement dynamique

Le frottement statique est un frottement qui se produit entre deux corps en contact l’un avec l’autre pendant qu’ils sont au repos. C’est un frottement qui empêche un objet de bouger lorsqu’il est immobile.

Le frottement dynamique (ou cinétique) est un frottement qui s’oppose au mouvement d’un corps déjà en mouvement. C’est la friction qui ralentit ou empêche un objet de bouger.

Comment la friction provoque-t-elle des cloques?

Le frottement statique provoque des cloques car il entraîne plus de cisaillement que le frottement dynamique. Imaginer le pied comme une boîte bancale aide à expliquer:

La boîte bancale et l’effet de frottement

Regardez cette boîte bancale. La force de mouvement en haut (flèche rouge) provient des os lorsqu’ils se déplacent d’avant en arrière. Et la force de frottement est ce qui maintient le fond de la boîte immobile au fond – dans un état de frottement statique. Tout ce qui se trouve entre le haut et le bas est fait pour s’étirer et se déformer. C’est du cisaillement. Les cloques sont une blessure due à des distorsions de cisaillement répétitives.

Pour arrêter les cloques, nous pouvons soit faire quelque chose en haut de la boîte bancale, c’est–à-dire réduire les mouvements osseux. Ou nous pouvons faire quelque chose au bas de la boîte bancale – réduire la friction – pour la rendre plus glissante. .

Le frottement statique provoque des cloques

Un état de frottement statique est exactement ce que nous voyons avec la boîte bancale. Il y a une force de mouvement en haut mais pas de mouvement en bas. Beaucoup de cisaillement se produit au milieu.

Maintenant, si cette boîte bancale devait se déplacer en bas (parce que la force de mouvement en haut dépassait la force de frottement en bas), c’est ce que vous appelleriez un état de frottement dynamique. Cela a du sens – statique signifie immobile, dynamique signifie mouvement.

Voici quelque chose que vous savez probablement déjà sans vous en rendre compte. Avez-vous déjà essayé de pousser une boîte lourde le long du sol et constaté qu’un gros effort est nécessaire pour la faire bouger … mais une fois que vous l’avez mise en marche, il est plus facile de la faire bouger? En effet, la force dont vous avez besoin pour que la boîte se libère du frottement statique est SUPÉRIEURE à celle requise pour la maintenir dans un état de frottement dynamique.

Regardez le tableau ci-dessous. Quelle que soit la combinaison de matériaux, le COF statique est toujours plus élevé que le COF dynamique (alias cinétique) (sauf le Téflon sur le Téflon qui est le même).

Les valeurs de frottement statique et dynamique de certains matériaux courants. Ces valeurs sont approximatives. Référence: http://ffden-2.phys.uaf.edu/211_fall2002.web.dir/ben_townsend/staticandkineticfriction.htm

Appliquons ceci aux ampoules de friction

Cela a une signification particulière lors de la description de la cause et de la prévention des ampoules. Parce que lorsque le frottement statique est élevé et prolongé, il y aura plus de cisaillement. La boîte bancale va devoir s’étirer et se déformer davantage. Si nous parlons de cloques au pied, cela signifie dans les couches de la peau.

Voici une représentation de l’évolution du cisaillement (A). Voyez comment il augmente au maximum jusqu’à ce que nous appelons le pic de cisaillement. Le cisaillement construit et construit alors qu’il y a un état de frottement statique. Maintenant, voir la section dynamique – dès qu’il y a du mouvement, le cisaillement diminue immédiatement! Ainsi, des cloques se forment lorsqu’il y a un état prolongé de frottement statique – plus les deux surfaces restent collées ensemble, plus le cisaillement va atteindre un pic. Et les cloques sont évitées lorsqu’un état de frottement dynamique se produit plus tôt (B) – car cela nous donne un pic de cisaillement plus tôt et donc plus faible.

(A) État prolongé de fiction statique

(B) Un début plus précoce de frottement dynamique provoque un pic de cisaillement inférieur

Vous devez penser

“Attendez une minute, je pensais que le frottement provoquait des cloques? Tu me dis que si je laisse passer le frottement dans mes chaussures, je peux arrêter les ampoules?”

Cette idée fausse de frottement est répandue et compréhensible. Parce qu’il est centré sur la première définition du frottement, mentionnée au début de cet article (le frottement est l’acte de frotter une chose contre une autre). Le frottement ne provoque pas de cloques.

Le frottement ne provoque pas de cloques de friction

En fait, la promotion du frottement est la prémisse de la plupart des stratégies de prévention des cloques.

Ce n’est pas le frottement dynamique (frottement) qui provoque le cisaillement le plus élevé. C’est le frottement statique (avant le frottement) qui le fait culminer le plus haut et plus susceptible d’atteindre des niveaux causant des cloques. Cependant, cela ne veut pas dire que le frottement n’endommage pas la peau. Tout dépend du niveau de friction. Laissez-moi vous expliquer:

• Si le COF entre la peau et la chaussette est élevé lorsqu’il y a un état de frottement dynamique, ce mouvement relatif va être abrasif pour la peau. Les cellules de la peau seront éliminées par le haut. Si cela continue, vous vous retrouverez avec une plaie crue rouge appelée abrasion (frottement sur d’autres zones du corps). Ou si vous avez déjà une ampoule là-bas, ce mouvement abrasif déchirera et délogera facilement votre toit fragile et vous vous retrouverez avec une plaie rouge crue sur votre pied. Mais la partie dynamique du processus n’a pas été responsable de la formation du blister. Il était déjà là à cause du cisaillement résultant du frottement statique.
• Si vous avez eu le même mouvement entre la peau et la chaussette mais que cette fois le COF est faible, cela ne sera pas aussi abrasif pour la peau. Vous êtes moins susceptible de souffrir d’abrasion du toit blister.

C’est la clé de votre compréhension des ampoules de friction!

Cette différenciation entre frottement statique et dynamique, ainsi que COF haut et bas est importante car l’effet de chacun est différent. Vous trouverez ci-dessous un résumé des permutations peau-chaussette et de l’effet qui en résulte sur la peau:

• État de frottement statique + COF élevé = blister causant
• État de frottement dynamique + COF élevé = blessure à l’abrasion (frottement)
• État de frottement dynamique + COF faible = prévention des blisters
• État de frottement statique + COF faible = aucune menace de blessure cutanée

Ce qui précède concerne la peau – interface chaussette. C’est similaire à l’interface chaussure-chaussette en ce sens que:

• Un faible COF fournit un mouvement relatif précoce entre la chaussure et la chaussette pour minimiser le cisaillement ie: prévention des ampoules
• La différence est qu’il n’y a aucun risque d’abrasion. Parce que dans ce cas, l’état de frottement dynamique est entre la peau et la chaussette. La chaussette reste collée à la peau, la protégeant ainsi.

Réduction du pic de cisaillement

Lorsqu’il s’agit de cloques, les forces de frottement en jeu sont techniquement décrites par “frottement sec”. Cela signifie simplement que deux objets sont en contact l’un avec l’autre. Le frottement à sec se décompose en “frottement statique” et “frottement dynamique”.

Ce concept est idéal pour décrire comment le cisaillement atteint son maximum (cisaillement maximal). Et comment ce maximum pourrait causer des ampoules. Il montre même ce que vous devez faire pour prévenir avec succès les cloques.

Lorsque le cisaillement maximal provoque des cloques

Des cloques se forment lorsque le cisaillement est excessif et répétitif. Vraisemblablement, il existe un seuil au-dessus duquel le cisaillement devient source de boursouflure. Ce seuil sera différent pour chaque individu. Nous n’en avons aucune mesure, bien que nous sachions qu’il existe une telle chose que d’être sujet aux ampoules.

Un état de frottement statique ou cinétique ?

Imaginez une boîte bancale assise sur une table (disons qu’elle est faite de gelée). Si vous poussez la boîte bancale pour essayer de la faire glisser sur la table, une petite force n’entraînera aucun mouvement sur la table. En effet, la force de frottement entre le fond de la boîte à gelée et la table est supérieure à la force de poussée. C’est un état de frottement statique. Poussez plus fort et la boîte à gelée commence à glisser sur la table (oui, c’est une gelée très épaisse et robuste). C’est un état de friction dynamique. Ces deux états décrivent ce qui se passe entre la boîte et la table.

Maintenant, avant que la boîte à gelée bancale ne glisse, la poussée la déforme. Cette distorsion est le cisaillement et le cisaillement est à l’origine des cloques. Le cisaillement augmente de plus en plus jusqu’à ce que le fond de la boîte “se libère” et glisse. Ce qui se passe ensuite revêt une importance particulière pour la prévention des ampoules. Vous voyez dès que la boîte “se libère” et glisse, les recherches montrent que le cisaillement diminue immédiatement – voir ci-dessous.

Frottement statique vs frottement dynamique

Regardez les régions statiques et dynamiques de ce graphique. Maintenant, regardez où le cisaillement est le plus élevé. C’est à la fin de la région statique, juste avant le glissement. Le point important ici est le suivant: Un état de frottement statique conduit au pic de cisaillement (Naylor, 1955). Si le frottement statique est prolongé, le cisaillement est plus susceptible de culminer au-dessus du seuil de boursouflure. Inversement, un état de frottement dynamique réduit le cisaillement. Plus la lame est précoce, plus le cisaillement est susceptible de culminer en dessous du seuil de la plaquette thermoformée. INTÉRESSANT!

Un état prolongé de frottement statique conduit à un pic de cisaillement plus élevé

Prévention des blisters et des pics de cisaillement

La prévention des blisters consiste à réduire l’amplitude des pics de cisaillement afin qu’ils tombent en dessous du seuil des blisters. Une façon de le faire est de réduire les niveaux de friction. C’est-à-dire réduire le coefficient de frottement (COF), le rendant plus glissant. Pour en revenir à l’analogie de la boîte bancale, cela signifie la rendre plus glissante entre la table et la boîte. Lorsqu’une poussée est appliquée, la boîte glisse plus tôt et le pic de cisaillement est plus bas (voir ci-dessous).

Pics de cisaillement en dessous du seuil de la plaquette en raison d’un début plus précoce de frottement dynamique.

Plus la glissière est précoce, plus le pic de cisaillement est bas. C’est exactement l’effet lorsque vous utilisez des lubrifiants, des patchs ENGO, des chaussettes évacuant l’humidité et d’autres stratégies de prévention des ampoules réduisant la friction.

En réduisant les frottements, vous encouragez une glissade précoce

Soyons clairs sur ce que nous espérons réaliser en réduisant les frottements pour la prévention des ampoules. En réduisant le niveau de frottement, vous encouragez un mouvement de glissement plus précoce. C’est ce que vous espérez réaliser. Cela pourrait être différent de ce que vous avez imaginé précédemment. Mais en réduisant les frottements, vous encouragez une glissade plus précoce entre deux surfaces.

Maintenir un état de frottement statique (maintenir le pied immobile dans la chaussure) n’est pas l’objectif primordial de la prévention des ampoules. Et ce n’est certainement pas ce que vous essayez de réaliser en réduisant les frottements. En fait, c’est le contraire qui est vrai. Les blessures par cisaillement sont évitées en permettant une glissade précoce. Cependant, la nature de la lame est critique. C’est ce qui distingue une stratégie de prévention des ampoules moyenne et excellente.

PS: Le concept de frottement statique et dynamique a été utilisé pour décrire la causalité des ampoules depuis les premières recherches de Naylor sur les ampoules en 1955. Ce n’est rien de nouveau ! Voyez jusqu’où remonte la recherche ici.