tarcie statyczne vs tarcie dynamiczne: tworzenie blistrów

co to jest tarcie? Istnieje więcej niż jedna definicja tarcia. I to pomieszało nasze zrozumienie, jak to jest zaangażowane w powstawanie pęcherzy tarcia.

Słownik Merriama-Webstera ma dwie definicje tarcia:

1. akt tarcia jednej rzeczy o drugą
2. siła, która opiera się względnemu ruchowi między dwoma ciałami w kontakcie

aby zrozumieć, jak tarcie powoduje pęcherze, potrzebna jest druga definicja. W tym artykule zajmiemy się jeszcze bardziej szczegółowymi zagadnieniami. Zaangażowanie tarcia w pęcherze cierne jest łatwiejsze do zrozumienia, gdy mówimy o tarciu statycznym i dynamicznym.

tarcie statyczne vs tarcie dynamiczne

tarcie statyczne to tarcie, które występuje między dwoma ciałami stykającymi się ze sobą, gdy są w spoczynku. To tarcie uniemożliwia poruszanie się obiektu, gdy jest nieruchomy.

tarcie dynamiczne (lub kinetyczne) to tarcie, które sprzeciwia się ruchowi ciała, które jest już w ruchu. To tarcie spowalnia lub zatrzymuje obiekt przed poruszaniem się.

jak tarcie powoduje pęcherze?

tarcie statyczne powoduje pęcherze, ponieważ powoduje większe ścinanie niż tarcie dynamiczne. Wyobrażenie stopy jako chwiejnego pudełka pomaga wyjaśnić:

chwiejne pudełko i efekt tarcia

spójrz na to chwiejne pudełko. Siła ruchu na górze (czerwona strzałka) pochodzi z kości, gdy poruszają się tam iz powrotem. A siła tarcia jest tym, co utrzymuje dno skrzynki nieruchomo na dnie-w stanie tarcia statycznego. Wszystko pomiędzy górą a dnem jest rozciągane i zniekształcane. To jest shear. Pęcherze są urazem powtarzających się zniekształceń ścinania.

aby zatrzymać pęcherze, możemy zrobić coś na górze chwiejnego pudełka – czyli zmniejszyć ruch kości. Albo możemy zrobić coś na dnie chwiejnego pudełka-zmniejszyć tarcie – aby było bardziej śliskie. .

tarcie statyczne powoduje pęcherze

stan tarcia statycznego jest dokładnie tym, co widzimy w chwiejnym pudełku. Na górze jest siła ruchu, ale na dole nie ma ruchu. Dużo ścinania występuje w środku.

teraz, jeśli to chwiejne pudełko miało poruszać się na dole (ponieważ siła ruchu na górze przewyższała siłę tarcia na dole), to jest to, co nazwałbyś stanem tarcia dynamicznego. Ma sens-statyczny oznacza nieruchomy, dynamiczny oznacza ruch.

oto coś, co pewnie już wiesz, nie zdając sobie z tego sprawy. Czy kiedykolwiek próbowałeś popchnąć ciężkie pudełko po podłodze i stwierdziłeś, że potrzebny jest duży wysiłek, aby go przenieść … ale kiedy już go uruchomisz, łatwiej będzie go utrzymać w ruchu? Dzieje się tak dlatego, że siła potrzebna do uwolnienia skrzyni od tarcia statycznego jest większa niż wymagana do utrzymania jej w stanie tarcia dynamicznego.

spójrz na poniższą tabelę. Bez względu na kombinację materiałów, statyczny COF jest zawsze wyższy niż dynamiczny (aka kinetic) COF (z wyjątkiem Teflonu na teflonie, który jest taki sam).

wartości tarcia statycznego i dynamicznego niektórych popularnych materiałów. Wartości te są przybliżone. Numer referencyjny: http://ffden-2.phys.uaf.edu/211_fall2002.web.dir/ben_townsend/staticandkineticfriction.htm

zastosujmy to do pęcherzy ciernych

ma to szczególne znaczenie przy opisywaniu przyczyny i zapobiegania powstawaniu pęcherzy. Ponieważ gdy tarcie statyczne jest wysokie i długotrwałe, będzie więcej ścinania. Chwiejne pudełko będzie musiało się rozciągać i dalej zniekształcać. Jeśli mówimy o pęcherze stóp, oznacza to, że w warstwach skóry.

poniżej przedstawiamy jak rozwija się ścinanie (A). Zobacz, jak zwiększa się do maksimum do tego, co nazywamy szczytem ścinania. Ścinanie buduje i buduje, gdy istnieje stan tarcia statycznego. Teraz, patrz sekcja dynamiczna – jak tylko jest ruch, ścinanie natychmiast zmniejsza! Pęcherze tworzą się, gdy występuje długotrwały stan tarcia statycznego – im dłuższe dwie powierzchnie pozostają sklejone, tym wyższy szczyt ścinania. A pęcherze są zapobiegane, gdy stan tarcia dynamicznego występuje wcześniej (B) – ponieważ daje nam to wcześniejszy, a co za tym idzie niższy szczyt ścinania.

(a) przedłużony stan statycznej fikcji

(B) wcześniejszy początek tarcia dynamicznego powoduje niższy szczyt ścinania

” chwila, myślałem, że pocieranie powoduje pęcherze? Chcesz mi powiedzieć, że jeśli pozwolę masować moje buty, mogę zatrzymać pęcherze?”

to nieporozumienie jest powszechne i zrozumiałe. Ponieważ koncentruje się ona na pierwszej definicji tarcia, wymienionej na początku tego artykułu (tarcie to akt tarcia jednej rzeczy o drugą). Pocieranie nie powoduje pęcherzy.

tarcie nie powoduje tarcia pęcherzy

w rzeczywistości promowanie tarcia jest założeniem większości strategii zapobiegania blistrom.

to nie tarcie dynamiczne (tarcie) powoduje najwyższe ścinanie. To tarcie statyczne (przed rub), który powoduje, że szczyt najwyższy i bardziej prawdopodobne, aby osiągnąć poziom powodujący pęcherze. Jednak to nie znaczy, że pocieranie nie jest szkodliwe dla skóry. Wszystko zależy od poziomu tarcia. Pozwól mi wyjaśnić.:

• jeśli COF między skórą a skarpetą jest wysoki, gdy występuje stan tarcia dynamicznego, ten względny ruch będzie ścierny dla skóry. Komórki skóry zostaną przetarte od góry. Jeśli tak będzie, skończysz z Czerwonym surowym bólem zwanym otarciem (otarcia na innych obszarach ciała). Lub jeśli masz już tam blister, ten ruch ścierny z łatwością rozerwie i usunie kruchy dach blistra, a zostaniesz z Czerwonym surowym bólem na stopie. Ale dynamiczna część procesu nie była odpowiedzialna za formowanie blistra. Był już tam z powodu ścinania, które wynikało z tarcia statycznego.
• gdybyś miał taką samą ilość ruchu między skórą a skarpetą, ale tym razem COF jest niski, to nie będzie tak ścierne dla skóry. Jesteś mniej narażone na ścieranie dachu blister.

to klucz do zrozumienia pęcherzy ciernych!

to rozróżnienie między tarciem statycznym i dynamicznym, a także wysokim i niskim COF jest ważne, ponieważ każdy efekt jest inny. Poniżej znajduje się podsumowanie permutacji skórno-skarpetkowych i wynikowego wpływu na skórę:

• stan tarcia statycznego + wysoki COF = powodujący blister
• stan tarcia dynamicznego + wysoki COF = obrażenia od ścierania (otarcia)
• stan tarcia dynamicznego + niski COF = zapobieganie powstawaniu blister
• stan tarcia statycznego + niski COF = brak zagrożenia urazem skóry

powyższe dotyczy interfejs skóra-skarpeta. Podobnie jest na styku but-skarpeta w tym:

• niski COF zapewnia wczesny względny ruch między butem a skarpetą, aby zminimalizować ścinanie, tj.: zapobieganie powstawaniu blistrów
• różnica polega na tym, że nie ma ryzyka ścierania. Ponieważ w tym przypadku stan tarcia dynamicznego jest między skórą a skarpetą. Skarpeta pozostaje przyklejona do skóry, chroniąc ją w ten sposób.

zmniejszenie piku ścinania

jeśli chodzi o pęcherze, siły tarcia w grze są technicznie opisane przez “suche tarcie”. Oznacza to po prostu, że dwa obiekty stykają się ze sobą. Tarcie suche dzieli się na” tarcie statyczne “i”tarcie dynamiczne”.

ta koncepcja jest świetna do opisania, w jaki sposób ścinanie osiąga maksimum (ścinanie szczytowe). I jak to maksimum może powodować pęcherze. To nawet pokazuje, co trzeba zrobić, aby skutecznie zapobiec pęcherze.

gdy szczytowe ścinanie powoduje pęcherze

powstają pęcherze, gdy ścinanie jest nadmierne i powtarzające się. Przypuszczalnie istnieje próg, powyżej którego ścinanie staje się przyczyną pęcherzy. Ten próg będzie inny dla każdej osoby. Nie mamy takiej miary, chociaż wiemy, że istnieje coś takiego jak podatność na pęcherze.

stan tarcia statycznego czy kinetycznego?

wyobraź sobie chwiejne pudełko siedzące na stole (powiedzmy, że jest zrobione z galaretki). Jeśli popchniesz chwiejne pudełko, aby spróbować przesunąć je po stole, niewielka ilość siły nie spowoduje żadnego ruchu po stole. Dzieje się tak dlatego, że siła tarcia między dnem pudełka z galaretką a stołem jest wyższa niż siła pchająca. Jest to stan tarcia statycznego. Naciskaj mocniej, a galaretka zaczyna przesuwać się po stole (tak, jest to bardzo gruba i wytrzymała galaretka). Jest to stan tarcia dynamicznego. Te dwa stany opisują, co dzieje się między pudełkiem a stołem.

teraz, zanim chwiejne pudełko z galaretką się przesunie, naciśnięcie powoduje jego zniekształcenie. To zniekształcenie jest ścinanie i ścinanie jest to, co powoduje pęcherze. Ścinanie zwiększa się coraz bardziej, aż dno pudełka “pęka” i ślizga się. To, co dzieje się dalej, ma szczególne znaczenie dla zapobiegania powstawaniu pęcherzy. Jak widać, jak tylko pudełko” uwolni się ” i przesunie, badania pokazują, że ścinanie natychmiast staje się mniej-patrz poniżej.

tarcie statyczne vs tarcie dynamiczne

spójrz na statyczne i dynamiczne regiony tego wykresu. Teraz zobacz, gdzie ścinanie jest najwyższe. Jest na końcu obszaru statycznego, tuż przed zjazdem. Ważne jest to, że: Stan tarcia statycznego prowadzi do szczytu ścinania (Naylor, 1955). Jeśli tarcie statyczne jest przedłużone, ścinanie jest bardziej prawdopodobne, aby osiągnąć szczyt powyżej progu pęcherzy. Natomiast stan tarcia dynamicznego zmniejsza ścinanie. Im wcześniejszy slajd, tym bardziej prawdopodobne jest, że ścinanie osiągnie szczyt poniżej progu pęcherzy. Ciekawe!

przedłużony stan tarcia statycznego prowadzi do wyższego szczytu ścinania

zapobieganie powstawaniu pęcherzy i szczytów ścinania

zapobieganie powstawaniu pęcherzy polega na zmniejszaniu amplitudy szczytów ścinania tak, aby spadały poniżej progu pęcherzy. Jednym ze sposobów jest zmniejszenie poziomu tarcia. Oznacza to zmniejszenie współczynnika tarcia (COF), dzięki czemu jest bardziej śliski. Wracając do analogii chwiejnego pudełka, oznacza to, że jest bardziej śliski między stołem a pudełkiem. Po naciśnięciu Skrzynka przesuwa się szybciej, a szczyt ścinania jest niższy (patrz poniżej).

szczyty ścinania poniżej progu blistra z powodu wcześniejszego wystąpienia tarcia dynamicznego.

im wcześniejszy slajd, tym niższy szczyt ścinania. Jest to dokładnie efekt, gdy używasz środków smarnych, plastrów ENGO, skarpet odprowadzających wilgoć i innych strategii zapobiegania powstawaniu blistrów zmniejszających tarcie.

zmniejszając tarcie zachęcasz do wczesnego slajdu

wyjaśnijmy sobie, co mamy nadzieję osiągnąć poprzez zmniejszenie tarcia w celu zapobiegania blistrom. Zmniejszając poziom tarcia zachęcamy do wcześniejszego ruchu ślizgowego. To jest to, co masz nadzieję osiągnąć. To może być inne niż to, co wcześniej sobie wyobrażałeś. Ale zmniejszając tarcie, zachęcasz do wcześniejszego poślizgu między dwiema powierzchniami.

utrzymanie stanu tarcia statycznego (utrzymanie stopy w bucie) nie jest nadrzędnym celem zapobiegania powstawaniu pęcherzy. I z pewnością nie jest to to, co próbujesz osiągnąć poprzez zmniejszenie tarcia. W rzeczywistości jest odwrotnie. Unika się obrażeń ścinania, umożliwiając wczesne ślizganie. Jednak charakter slajdu jest krytyczny . To jest to, co odróżnia średnią strategię zapobiegania blister od i doskonały jeden.

PS: pojęcie tarcia statycznego i dynamicznego zostało użyte do opisania związku przyczynowego blister od wczesnych badań Naylora w 1955 roku. To nic nowego! Zobacz, jak daleko sięgają badania.