fricção estática vs fricção dinâmica: formação de bolhas

o que é fricção? Há mais de uma definição de atrito. E isso confundiu nossa compreensão de como ele está envolvido na formação de bolhas de fricção.

o dicionário Merriam-Webster tem duas definições de atrito:

1. o ato de esfregar uma coisa contra a outra
2. a força que resiste ao movimento relativo entre dois corpos em contato

Para entender como o atrito faz com que bolhas, a segunda definição é necessário. E neste artigo, vamos ficar um pouco mais específicos do que isso. O envolvimento do atrito em bolhas de atrito é mais fácil de entender quando você fala sobre atrito estático e dinâmico.

atrito Estático vs dinâmico de atrito

atrito Estático é o atrito que ocorre entre dois corpos em contato um com o outro enquanto eles estão em repouso. É o atrito que impede que um objeto se mova enquanto ainda está.Atrito dinâmico (ou cinético) é o atrito que se opõe ao movimento de um corpo que já está em movimento. É o atrito que retarda ou impede que um objeto se mova.

como o atrito causa bolhas?

o atrito estático causa bolhas porque resulta em mais cisalhamento do que atrito dinâmico. Imaginando o pé como um vacilante caixa ajuda a explicar:

A abanar a caixa e o efeito do atrito

Olha esse vacilante caixa. A força de movimento no topo (seta vermelha) é dos ossos enquanto eles se movem para frente e para trás. E a força de atrito é o que mantém a parte inferior da caixa estacionária na parte inferior – em um estado de atrito estático. Tudo entre a parte superior e a parte inferior é feito para esticar e distorcer. Isto é cisalhamento. Bolhas são uma lesão de distorções de cisalhamento repetitivas.

para parar as bolhas, podemos fazer algo no topo da caixa oscilante – ou seja, reduzir o movimento ósseo. Ou podemos fazer algo na parte inferior da caixa instável – reduzir o atrito – para torná-lo mais escorregadio. .

o atrito estático causa bolhas

um estado de atrito estático é exatamente o que vemos com a caixa oscilante. Há uma força de movimento na parte superior, mas nenhum movimento na parte inferior. Muito cisalhamento ocorre no meio.

agora, se essa caixa oscilante fosse se mover na parte inferior (porque a força de movimento na parte superior excedeu a força de atrito na parte inferior), é o que você chamaria de Estado de atrito dinâmico. Faz sentido – estática significa ainda, dinâmica significa movimento.

aqui está algo que você provavelmente já sabe sem perceber. Você já tentou empurrar uma caixa pesada ao longo do chão e descobriu que é necessário um grande esforço para movê-la … mas depois de fazê-la funcionar, é mais fácil mantê-la em movimento? Isso porque a força que você precisa para a caixa se libertar do atrito estático é maior do que a necessária para mantê-la em um estado de atrito dinâmico.

dê uma olhada na tabela abaixo. Não importa qual seja a combinação de materiais, o COF estático é sempre maior do que o cof dinâmico (também conhecido como cinético) (exceto Teflon em Teflon, que é o mesmo).

os valores de atrito estático e dinâmico de alguns materiais comuns. Esses valores são aproximados. Referência: http://ffden-2.phys.uaf.edu/211_fall2002.web.dir/ben_townsend/staticandkineticfriction.htm

Vamos aplicar isso ao atrito bolhas

Isso tem um significado especial, ao descrever a causa e a prevenção de bolhas. Porque quando o atrito estático é alto e prolongado, haverá mais cisalhamento. A caixa vacilante terá que se esticar e distorcer ainda mais. Se estamos falando de bolhas nos pés, isso significa dentro das camadas da pele.

abaixo está uma representação de como o cisalhamento se desenvolve (a). Veja como ele aumenta ao máximo para o que chamamos de pico de cisalhamento. O cisalhamento constrói e constrói enquanto há um estado de atrito estático. Agora, Veja a seção dinâmica-assim que houver movimento, o cisalhamento reduz imediatamente! Assim, as bolhas se formam quando há um estado prolongado de atrito estático – quanto mais longas as duas superfícies ficarem presas, maior será o pico do cisalhamento. E bolhas são evitadas quando um estado de atrito dinâmico ocorre mais cedo (B) – porque isso nos dá um pico de cisalhamento mais cedo e, portanto, mais baixo.

(A) o estado Prolongado de estática ficção

(B) Um início mais cedo de atrito dinâmico, faz com que um menor de cisalhamento de pico

Você deve estar pensando …

“Espere um minuto, eu pensei que a fricção faz com que bolhas? Estás a dizer – me que se eu deixar a fricção continuar nos meus sapatos, posso parar as bolhas?”

este equívoco de fricção é generalizado e compreensível. Porque se concentra na primeira definição de atrito, mencionada no início deste artigo (que o atrito é o ato de esfregar uma coisa contra outra). Esfregar não causa bolhas.

esfregar não causa bolhas de fricção

na verdade, promover esfregar é a premissa da maioria das estratégias de prevenção de bolhas.

não é o atrito dinâmico (fricção) que causa maior cisalhamento. É o atrito estático (antes da fricção) que faz com que ele atinja o pico mais alto e mais provável de atingir níveis causadores de bolhas. No entanto, isso não quer dizer que esfregar não seja prejudicial à pele. Tudo depende do nível de atrito. Deixe-me explicar:

• se o COF entre a pele e a meia for alto quando houver um estado de atrito dinâmico, esse movimento relativo será abrasivo para a pele. As células da pele serão esfregadas do topo. Se isso Continuar, você acabará com uma ferida crua vermelha chamada abrasão (atrito em outras áreas do corpo). Ou se você já tem uma bolha lá, esse movimento abrasivo rasgará e desalojará facilmente seu frágil telhado de bolha e você ficará com uma ferida crua vermelha no pé. Mas a parte dinâmica do processo não foi responsável pela formação da bolha. Já estava lá por causa do cisalhamento que resultou do atrito estático.
• se você tivesse essa mesma quantidade de movimento entre a pele e a meia, mas desta vez o COF é baixo, isso não será tão abrasivo para a pele. É menos provável que você sofra abrasão do telhado da bolha.

esta é a chave para a sua compreensão das bolhas de fricção!

esta diferenciação entre fricção estática e dinâmica, bem como COF alto e baixo é importante, pois o efeito que cada um tem é diferente. Abaixo está um resumo das permutações pele-meia e o efeito resultante para a pele:

• Estado de atrito estático + alta COF = blister-causando
• Estado de atrito dinâmico + alta COF = abrasão (atrito) de lesões
• Estado de atrito dinâmico + baixo COF = bolha de prevenção
• Estado de atrito estático + baixo COF = sem lesão da pele ameaça

acima refere-se à pele-meia interface. É semelhante na interface sapato-meia em que:

• um COF baixo fornece movimento relativo precoce entre o sapato e a meia para minimizar o cisalhamento, ou seja: prevenção de bolhas
• a diferença é que não há risco de abrasão. Porque, neste caso, o estado de atrito dinâmico está entre a pele e a meia. A meia permanece presa à pele, protegendo-a.

reduzindo o pico de cisalhamento

quando se trata de bolhas, as forças de atrito em jogo são tecnicamente descritas por “atrito seco”. Isso significa apenas onde dois objetos estão em contato um com o outro. O atrito seco é dividido em” atrito estático “e”atrito dinâmico”.

este conceito é ótimo para descrever como o cisalhamento atinge seu máximo (cisalhamento de pico). E como esse máximo pode causar bolhas. Ele até mostra o que você precisa fazer para evitar bolhas com sucesso.

quando o pico de cisalhamento causa bolhas

bolhas se formarão quando o cisalhamento for excessivo e repetitivo. Presumivelmente, há um limiar acima do qual o cisalhamento se torna causador de bolhas. Esse limite será diferente para cada indivíduo. Não temos medida disso, embora saibamos que existe algo como ser propenso a bolhas.

um estado de atrito estático ou cinético?

Imagine uma caixa vacilante sentada em uma mesa (digamos que seja feita de geléia). Se você empurrar a caixa vacilante para tentar deslizá-la pela mesa, uma pequena quantidade de força não resultará em movimento na mesa. Isso porque a força de atrito entre a parte inferior da caixa de geléia e a mesa é maior do que a força de empurrão. Este é um estado de atrito estático. Empurre com mais força e a caixa de geléia começa a deslizar sobre a mesa (sim, esta é uma geléia muito grossa e resistente). Este é um estado de atrito dinâmico. Esses dois estados descrevem o que está acontecendo entre a caixa e a tabela.

agora, antes que a caixa de geléia vacilante deslize, o empurrão faz com que ela se distorça. Essa distorção é cisalhamento e cisalhamento é o que causa bolhas. O cisalhamento aumenta cada vez mais até que a parte inferior da caixa ‘se liberte’ e deslize. O que acontece a seguir tem especial relevância para a prevenção de bolhas. Você vê assim que a caixa “se liberta” e desliza, a pesquisa mostra que o cisalhamento imediatamente fica menos – veja abaixo.

atrito estático vs atrito dinâmico

observe as regiões estáticas e dinâmicas deste gráfico. Agora olhe onde o cisalhamento é mais alto. É no final da região estática, pouco antes de haver deslizamento. O ponto importante aqui é este: Um estado de atrito estático leva ao Pico de cisalhamento (Naylor, 1955). Se o atrito estático for prolongado, é mais provável que o cisalhamento atinja o pico acima do limiar da bolha. Por outro lado, um estado de atrito dinâmico reduz o cisalhamento. Quanto mais cedo a lâmina, o cisalhamento mais provável atingirá o pico abaixo do limiar da bolha. Interessante!

Um prolongado estado de atrito estático leva a um maior cisalhamento de pico

Bolha de prevenção e de cisalhamento picos

Bolha de prevenção é tudo sobre como reduzir a amplitude dos picos de cisalhamento, de modo a que eles caiam abaixo da bolha limite. Uma maneira de fazer isso é reduzindo os níveis de atrito. Ou seja, reduzir o coeficiente de atrito (COF), tornando-o mais escorregadio. Voltando à analogia da caixa vacilante, isso significa torná-la mais escorregadia entre a mesa e a caixa. Quando um empurrão é aplicado, a caixa desliza mais cedo e o pico de cisalhamento é mais baixo (veja abaixo).

picos de cisalhamento abaixo do limiar da bolha devido a um início anterior de atrito dinâmico.

quanto mais cedo o slide, menor o pico de cisalhamento. Este é exatamente o Efeito quando você usa lubrificantes, remendos ENGO, Meias absorventes de umidade e outras estratégias de prevenção de bolhas que reduzem o atrito.

ao reduzir o atrito, você está incentivando um slide inicial

vamos ser claros no que esperamos alcançar, reduzindo o atrito para a prevenção de bolhas. Ao reduzir o nível de atrito, você está incentivando o movimento deslizante anterior. Isso é o que você espera alcançar. Isso pode ser diferente do que você imaginou anteriormente. Mas, ao reduzir o atrito, você está incentivando um slide anterior entre duas superfícies.

manter um estado de atrito estático (manter o pé parado no sapato) não é o objetivo geral da prevenção de bolhas. E certamente não é o que você está tentando alcançar reduzindo o atrito. Na verdade, o oposto é verdadeiro. A lesão por cisalhamento é evitada permitindo um deslizamento precoce. No entanto, a natureza do slide é crítica . Isso é o que diferencia uma estratégia média de prevenção de bolhas e excelente.

PS: o conceito de fricção estática e dinâmica tem sido usado para descrever a causação da bolha desde a pesquisa inicial da bolha de Naylor em 1955. Não é nada de novo! Veja o quão longe a pesquisa vai aqui.