Fricción Estática vs Fricción Dinámica: Formación de Ampollas

¿Qué es la fricción? Hay más de una definición de fricción. Y esto ha confundido nuestra comprensión de cómo está involucrado en la formación de ampollas de fricción.

El Diccionario Merriam-Webster tiene dos definiciones de fricción:

1. el acto de frotar una cosa contra otra
2. la fuerza que resiste el movimiento relativo entre dos cuerpos en contacto

Para entender cómo la fricción causa ampollas, se necesita la segunda definición. Y en este artículo, vamos a ser incluso un poco más específicos que eso. La participación de la fricción en las ampollas de fricción es más fácil de entender cuando se habla de fricción estática y dinámica.

Fricción estática vs fricción dinámica

La fricción estática es la fricción que se produce entre dos cuerpos en contacto entre sí mientras están en reposo. Es la fricción la que impide que un objeto se mueva mientras está quieto.

La fricción dinámica (o cinética) es la fricción que se opone al movimiento de un cuerpo que ya está en movimiento. Es la fricción la que ralentiza o detiene el movimiento de un objeto.

¿Cómo causa la fricción las ampollas?

La fricción estática causa ampollas porque resulta en más cizallamiento que la fricción dinámica. Imaginar el pie como una caja tambaleante ayuda a explicar:

La caja tambaleante y el efecto de la fricción

Mira esta caja tambaleante. La fuerza de movimiento en la parte superior (flecha roja) proviene de los huesos a medida que se mueven hacia adelante y hacia atrás. Y la fuerza de fricción es lo que mantiene la parte inferior de la caja estacionaria en la parte inferior, en un estado de fricción estática. Todo lo que está entre la parte superior y la inferior está hecho para estirarse y distorsionarse. Esto es Shear. Las ampollas son una lesión de distorsiones de corte repetitivas.

Para detener las ampollas, podemos hacer algo en la parte superior de la caja tambaleante, es decir, reducir el movimiento óseo. O podemos hacer algo en la parte inferior de la caja tambaleante, reducir la fricción, para hacerla más resbaladiza. .

La fricción estática causa ampollas

Un estado de fricción estática es exactamente lo que vemos con la caja tambaleante. Hay una fuerza de movimiento en la parte superior, pero no hay movimiento en la parte inferior. Se produce mucha cizalladura en el centro.

Ahora, si esa caja tambaleante se moviera en la parte inferior (porque la fuerza de movimiento en la parte superior excede la fuerza de fricción en la parte inferior), eso es lo que llamaríamos un estado de fricción dinámica. Tiene sentido: estático significa quieto, dinámico significa movimiento.

Aquí hay algo que probablemente ya sepas sin darte cuenta. ¿Alguna vez ha tratado de empujar una caja pesada por el suelo y ha descubierto que se requiere un gran esfuerzo para que se mueva, pero una vez que la pone en marcha, es más fácil mantenerla en movimiento? Esto se debe a que la fuerza que necesita para que la caja se libere de la fricción estática es MAYOR que la necesaria para mantenerla en un estado de fricción dinámica.

Eche un vistazo a la siguiente tabla. No importa cuál sea la combinación de materiales, el COF estático siempre es más alto que el COF dinámico (también conocido como cinético) (excepto el teflón sobre el Teflón, que es el mismo).

Los valores de fricción estática y dinámica de algunos materiales comunes. Estos valores son aproximados. Referencia: http://ffden-2.phys.uaf.edu/211_fall2002.web.dir/ben_townsend/staticandkineticfriction.htm

Apliquemos esto a las ampollas de fricción

Esto tiene un significado especial al describir la causa y la prevención de las ampollas. Porque cuando la fricción estática es alta y prolongada, va a haber más cizallamiento. La caja tambaleante tendrá que estirarse y distorsionarse aún más. Si estamos hablando de ampollas en los pies, eso significa dentro de las capas de la piel.

A continuación se muestra una representación de cómo se desarrolla el cizallamiento (A). Vea cómo aumenta a un máximo a lo que llamamos el pico de cizallamiento. La cizalla se construye y se construye mientras hay un estado de fricción estática. Ahora, vea la sección dinámica: tan pronto como hay movimiento, la cizalla se reduce inmediatamente. Por lo tanto, se forman ampollas cuando hay un estado prolongado de fricción estática: cuanto más tiempo permanezcan pegadas las dos superficies, mayor será el pico de cizallamiento. Y las ampollas se evitan cuando un estado de fricción dinámica ocurre antes (B), porque eso nos da un pico de cizallamiento más temprano y, por lo tanto, más bajo.

(A) Estado prolongado de ficción estática

(B) Un inicio más temprano de fricción dinámica causa un pico de cizallamiento más bajo

Debes estar pensando

” Espera un minuto, pensé que frotar causa ampollas? ¿Me estás diciendo que si dejo que se frote en mis zapatos puedo detener las ampollas?”

Este concepto erróneo de frotar es generalizado y comprensible. Porque se centra en la primera definición de fricción, mencionada al principio de este artículo (que la fricción es el acto de frotar una cosa contra otra). Frotar no causa ampollas.

El frotamiento no causa ampollas de fricción

De hecho, promover el frotamiento es la premisa de la mayoría de las estrategias de prevención de ampollas.

No es la fricción dinámica (roce) la que causa el cizallamiento más alto. Es la fricción estática (antes del roce) la que hace que alcance el pico más alto y es más probable que alcance los niveles que causan ampollas. Sin embargo, eso no quiere decir que frotar no dañe la piel. Todo depende del nivel de fricción. Déjame explicarte:

• Si el COF entre la piel y el calcetín es alto cuando hay un estado de fricción dinámica, ese movimiento relativo va a ser abrasivo para la piel. Se frotan las células de la piel desde la parte superior. Si eso continúa, terminarás con una llaga roja cruda llamada abrasión (rozaduras en otras áreas del cuerpo). O si ya tienes una ampolla allí, ese movimiento abrasivo se rasgará y desalojará fácilmente el frágil techo de la ampolla y te quedará una llaga roja en el pie. Pero la parte dinámica del proceso no ha sido responsable de formar el blister. Ya estaba allí debido a la cizalladura que resultó de la fricción estática.
• Si tuviste esta misma cantidad de movimiento entre la piel y el calcetín, pero esta vez el COF es bajo, eso no será tan abrasivo para la piel. Es menos probable que sufra abrasión en el techo de la ampolla.

¡Esto es clave para su comprensión de las ampollas de fricción!

Esta diferenciación entre fricción estática y dinámica, así como COF alto y bajo es importante ya que el efecto que tiene cada uno es diferente. A continuación se muestra un resumen de las permutaciones piel-calcetín y el efecto resultante en la piel:

• Estado de fricción estática + COF alto = causa de ampollas
• Estado de fricción dinámica + COF alto = lesión por abrasión (rozaduras)
• Estado de fricción dinámica + COF bajo = prevención de ampollas
• Estado de fricción estática + COF bajo = sin amenaza de lesión cutánea

Lo anterior se refiere a la piel-interfaz de calcetines. Es similar en la interfaz zapato-calcetín en que:

• Un COF bajo proporciona un movimiento relativo temprano entre el zapato y el calcetín para minimizar el cizallamiento, es decir: prevención de ampollas
• La diferencia es que no hay riesgo de abrasión. Porque en este caso, el estado de fricción dinámica es entre la piel y el calcetín. El calcetín permanece pegado a la piel, protegiéndola así.

Reducir el pico de corte

Cuando se trata de ampollas, las fuerzas de fricción en juego se describen técnicamente como “fricción seca”. Esto solo significa donde dos objetos están en contacto el uno con el otro. La fricción seca se divide en” fricción estática “y”fricción dinámica”.

Este concepto es ideal para describir cómo el cizallamiento alcanza su máximo (cizallamiento máximo). Y cómo ese máximo podría causar ampollas. Incluso muestra lo que debe hacer para prevenir con éxito las ampollas.

Cuando el cizallamiento máximo causa ampollas

Se formarán ampollas cuando el cizallamiento sea excesivo y repetitivo. Presumiblemente, hay un umbral por encima del cual la cizalla se convierte en causa de ampollas. Ese umbral será diferente para cada individuo. No tenemos medida de ello, aunque sabemos que existe tal cosa como ser propenso a las ampollas.

¿Un estado de fricción estática o cinética?

Imagina una caja tambaleante sentada en una mesa (digamos que está hecha de gelatina). Si presiona la caja tambaleante para intentar deslizarla por la mesa, una pequeña cantidad de fuerza resultará en que no se mueva por la mesa. Esto se debe a que la fuerza de fricción entre la parte inferior de la caja de gelatina y la mesa es mayor que la fuerza de empuje. Este es un estado de fricción estática. Empuja más fuerte y la caja de gelatina comienza a deslizarse por la mesa (sí, es una gelatina muy gruesa y resistente). Este es un estado de fricción dinámica. Estos dos estados describen lo que está sucediendo entre la caja y la tabla.

Ahora, antes de que la caja de gelatina tambaleante se deslice, el empuje hace que se distorsione. Esta distorsión es cortante y cortante es lo que causa las ampollas. La cizalla aumenta cada vez más hasta que la parte inferior de la caja se “libera” y se desliza. Lo que sucede a continuación tiene especial relevancia para la prevención de ampollas. Verá que tan pronto como la caja se “libera” y se desliza, la investigación muestra que la cizalla se vuelve menos inmediatamente, consulte a continuación.

Fricción estática vs Fricción dinámica

Mire las regiones estática y dinámica de este gráfico. Ahora mira donde la cizalla es más alta. Está al final de la región estática, justo antes de que se deslice. El punto importante aquí es este: Un estado de fricción estática conduce al pico de cizallamiento (Naylor, 1955). Si la fricción estática se prolonga, es más probable que el cizallamiento alcance un pico por encima del umbral de ampollas. Por el contrario, un estado de fricción dinámica reduce el cizallamiento. Cuanto más temprano sea el portaobjetos, más probable será el pico de cizallamiento por debajo del umbral de la ampolla. ¡INTERESANTE!

Un estado prolongado de fricción estática conduce a un pico de cizallamiento más alto

Prevención de ampollas y picos de cizallamiento

La prevención de ampollas consiste en reducir la amplitud de los picos de cizallamiento para que caigan por debajo del umbral de la ampolla. Una forma de hacerlo es reduciendo los niveles de fricción. Es decir, para reducir el coeficiente de fricción (COF), haciéndolo más resbaladizo. Volviendo a la analogía de la caja tambaleante, esto significa hacerla más resbaladiza entre la mesa y la caja. Cuando se aplica un empuje, la caja se desliza antes y el pico de corte es más bajo (ver más abajo).

Picos de cizallamiento por debajo del umbral de la ampolla debido a un inicio más temprano de la fricción dinámica.

Cuanto más temprano sea el deslizamiento, más bajo será el pico de cizallamiento. Este es exactamente el efecto cuando usa lubricantes, parches ENGO, calcetines que absorben la humedad y otras estrategias de prevención de ampollas que reducen la fricción.

Al reducir la fricción, está fomentando una diapositiva temprana

Seamos claros en lo que esperamos lograr al reducir la fricción para la prevención de ampollas. Al reducir el nivel de fricción, está fomentando un movimiento de deslizamiento más temprano. Eso es lo que esperas lograr. Esto puede ser diferente a lo que imaginaste anteriormente. Pero al reducir la fricción, está fomentando un deslizamiento más temprano entre dos superficies.

Mantener un estado de fricción estática (mantener el pie quieto en el zapato) no es el objetivo general de la prevención de ampollas. Y ciertamente no es lo que está tratando de lograr reduciendo la fricción. De hecho, lo contrario es cierto. Se evita la lesión por cortante permitiendo un deslizamiento temprano. Sin embargo, la naturaleza de la diapositiva es crítica . Esto es lo que distingue una estrategia de prevención de ampollas promedio de una excelente.

PD: El concepto de fricción estática y dinámica se ha utilizado para describir la causa de las ampollas desde la investigación temprana de Naylor en 1955. No es nada nuevo! Mira hasta dónde llega la investigación aquí.