statisk friktion vs dynamisk friktion: Blisterbildning

vad är friktion? Det finns mer än en definition av friktion. Och detta har förvirrat vår förståelse för hur det är involverat i friktionsblåsbildning.

Merriam-Webster-ordboken har två definitioner av friktion:

1. handlingen att gnugga en sak mot en annan
2. kraften som motstår relativ rörelse mellan två kroppar i kontakt

för att förstå hur friktion orsakar blåsor behövs den andra definitionen. Och i den här artikeln kommer vi att bli ännu lite mer specifika än så. Inblandning av friktion i friktionsblåsor är lättare att förstå när man pratar om statisk och dynamisk friktion.

statisk friktion vs dynamisk friktion

statisk friktion är friktion som uppstår mellan två kroppar i kontakt med varandra medan de är i vila. Det är friktion som hindrar ett föremål från att röra sig medan det fortfarande är.

dynamisk (eller kinetisk) friktion är friktion som motsätter sig rörelsen hos en kropp som redan är i rörelse. Det är friktion som saktar eller stoppar ett objekt från att röra sig.

hur orsakar friktion blåsor?

statisk friktion orsakar blåsor eftersom det resulterar i mer skjuvning än dynamisk friktion. Att föreställa sig foten som en vacklande låda hjälper till att förklara:

wobbly box och effekten av friktion

titta på den här vingliga lådan. Rörelsekraften längst upp (röd pil) är från benen när de rör sig fram och tillbaka. Och friktionskraften är det som håller botten av lådan stillastående i botten – i ett tillstånd av statisk friktion. Allt mellan toppen och botten är gjord för att sträcka och snedvrida. Det här är skjuvning. Blåsor är en skada av repetitiva skjuvförvrängningar.

för att stoppa blåsor kan vi antingen göra något högst upp i den vingliga lådan – det vill säga minska benrörelsen. Eller så kan vi göra något längst ner i den vacklande lådan – minska friktionen – för att göra det mer halt. .

statisk friktion orsakar blåsor

ett tillstånd av statisk friktion är exakt vad vi ser med wobbly box. Det finns en rörelsekraft på toppen men ingen rörelse längst ner. Massor av skjuvning sker i mitten.

nu, om den wobbly rutan skulle röra sig längst ner (eftersom rörelsekraften överst översteg friktionskraften längst ner) det är vad du skulle kalla ett tillstånd av dynamisk friktion. Vettigt-statisk betyder fortfarande, dynamisk betyder rörelse.

här är något du förmodligen redan vet utan att inse. Har du någonsin försökt att driva en tung låda längs golvet och fann att en stor ansträngning krävs för att få det att röra sig … men när du får det att gå, är det lättare att hålla den i rörelse? Det beror på att kraften du behöver för att lådan ska bryta sig fri från statisk friktion är högre än vad som krävs för att hålla den i ett tillstånd av dynamisk friktion.

ta en titt på tabellen nedan. Oavsett vilken kombination av material är den statiska COF alltid högre än den dynamiska (aka kinetiska) COF (förutom Teflon på Teflon som är densamma).

de statiska och dynamiska friktionsvärdena för vissa vanliga material. Dessa värden är ungefärliga. Hänvisning: http://ffden-2.phys.uaf.edu/211_fall2002.web.dir/ben_townsend/staticandkineticfriction.htm

Låt oss tillämpa detta på friktionsblåsor

detta har särskild betydelse när man beskriver orsaken och förebyggandet av blåsor. För när statisk friktion är hög och långvarig kommer det att bli mer skjuvning. Den wobbly rutan kommer att behöva sträcka och snedvrida ytterligare. Om vi pratar om fotblåsor betyder det i hudlagren.

nedan är en representation av hur skjuvning utvecklas (A). Se hur det ökar till ett maximum till vad vi kallar skjuvtoppen. Skjuvning bygger och bygger medan det finns ett tillstånd av statisk friktion. Se nu det dynamiska avsnittet-så snart det finns rörelse minskar skjuvningen omedelbart! Så blåsor bildas när det finns ett långvarigt tillstånd av statisk friktion – ju längre två ytor sitter fast ihop, desto högre kommer skjuvningen att toppa. Och blåsor förhindras när ett tillstånd av dynamisk friktion inträffar tidigare (B) – eftersom det ger oss en tidigare och därmed lägre skjuvtopp.

(A) förlängt tillstånd av statisk fiktion

(B) en tidigare start av dynamisk friktion orsakar en lägre skjuvtopp

du måste tänka …

” vänta en minut, jag trodde att gnugga orsakar blåsor? Du säger till mig att om jag låter gnugga i mina skor kan jag stoppa blåsor?”

denna gnugga missuppfattning är utbredd och förståelig. Eftersom det handlar om den första definitionen av friktion, som nämns i början av denna artikel (att friktion är att gnugga en sak mot en annan). Gnidning orsakar inte blåsor.

gnidning orsakar inte friktionsblåsor

att faktiskt främja gnidning är förutsättningen för de flesta blisterförebyggande strategier.

det är inte dynamisk friktion (gnidning) som orsakar högsta skjuvning. Det är statisk friktion (före gnidningen) som får den att toppa högst och mer sannolikt att nå blåsorsakande nivåer. Men det är inte att säga att gnidning inte skadar huden. Allt beror på friktionsnivån. Låt mig förklara:

• om COF mellan huden och strumpan är hög när det finns ett tillstånd av dynamisk friktion, kommer den relativa rörelsen att vara slipande mot huden. Hudceller kommer att gnidas av från toppen. Om det fortsätter, kommer du att sluta med en röd rå öm som kallas nötning (chafing på andra delar av kroppen). Eller om du redan har en blister där, kommer den slipande rörelsen lätt att riva och lossa ditt bräckliga blåstak och du kommer att vara kvar med en röd rå öm på foten. Men den dynamiska delen av processen har inte varit ansvarig för att bilda blåsan. Det var redan där på grund av skjuvningen som berodde på statisk friktion.
• om du hade samma rörelse mellan huden och strumpan men den här gången är COF låg, kommer det inte att vara lika slipande mot huden. Du är mindre benägna att drabbas av nötning av blåstaket.

detta är nyckeln till din förståelse av friktionsblåsor!

denna skillnad mellan statisk och dynamisk friktion, såväl som hög och låg COF är viktig eftersom effekten var och en har är annorlunda. Nedan följer en sammanfattning av hud-sock permutationer och den resulterande effekten på huden:

• tillstånd av statisk friktion + hög COF = blister-orsakar
• tillstånd av dynamisk friktion + hög COF = nötning (skav) skada
• tillstånd av dynamisk friktion + låg COF = blister förebyggande
• tillstånd av statisk friktion + låg COF = ingen hudskada hot

ovanstående avser huden-sock gränssnitt. Det är liknande vid sko-sock-gränssnittet i det:

• en låg COF ger tidig relativ rörelse mellan skon och strumpan för att minimera skjuvning dvs: blisterförebyggande
• skillnaden är att det inte finns någon risk för nötning. För i detta fall är tillståndet för dynamisk friktion mellan huden och strumpan. Strumpan förblir fast vid huden och skyddar den därmed.

minska skjuvtoppen

när det gäller blåsor beskrivs friktionskrafterna i spel Tekniskt med “torr friktion”. Detta betyder bara där två objekt är i kontakt med varandra. Torr friktion är uppdelad i” statisk friktion “och”dynamisk friktion”.

detta koncept är utmärkt för att beskriva hur skjuvning når sitt maximala (toppskjuvning). Och hur det maximala kan vara blåsorsakande. Det visar även vad du behöver göra för att framgångsrikt förhindra blåsor.

när toppskjuvning orsakar blåsor

blåsor bildas när skjuvning är överdriven och repetitiv. Förmodligen finns det en tröskel över vilken skjuvning blir blåsorsakande. Den tröskeln kommer att vara olika för varje individ. Vi har inget mått på det, även om vi vet att det finns en sådan sak som att blister benägna.

ett tillstånd av statisk eller kinetisk friktion?

Föreställ dig en vacklande låda som sitter på ett bord (låt oss säga att den är gjord av jelly). Om du trycker på den vacklande rutan för att försöka skjuta den över bordet, kommer en liten mängd kraft att resultera i ingen rörelse över bordet. Det beror på att friktionskraften mellan botten av jelly box och bordet är högre än tryckkraften. Detta är ett tillstånd av statisk friktion. Tryck hårdare och jelly box börjar glida över bordet (ja, det här är en mycket tjock och robust jelly). Detta är ett tillstånd av dynamisk friktion. Dessa två stater beskriver vad som händer mellan lådan och bordet.

nu innan den wobbly jelly box glider, gör Pushen att den snedvrider. Denna snedvridning är skjuvning och skjuvning är det som orsakar blåsor. Skjuvning ökar mer och mer tills botten av lådan ‘bryter fri’ och glider. Vad som händer nästa har särskild relevans för förebyggande av blåsor. Du ser så snart rutan “bryter sig fri” och glider, forskning visar att skjuvning omedelbart blir mindre – se nedan.

statisk friktion vs dynamisk friktion

titta på de statiska och dynamiska regionerna i denna graf. Se nu var skjuvning är högst. Det är i slutet av den statiska regionen, precis innan det glider. Den viktiga punkten här är detta: Ett tillstånd av statisk friktion leder till skjuvtoppen (Naylor, 1955). Om statisk friktion förlängs är det mer troligt att skjuvning toppar över blåströskeln. Omvänt minskar ett tillstånd av dynamisk friktion skjuvning. Ju tidigare bilden är, desto mer sannolikt kommer skjuvningen att toppa under blistertröskeln. Intressant!

ett långvarigt tillstånd av statisk friktion leder till en högre skjuvtopp

Blisterförebyggande och skjuvtoppar

Blisterförebyggande handlar om att minska amplituden för skjuvtoppar så att de faller under blistertröskeln. Ett sätt att göra detta är att minska friktionsnivåerna. Det vill säga att minska friktionskoefficienten (COF), vilket gör det mer halt. Att gå tillbaka till wobbly box-analogin betyder att det blir mer halt mellan bordet och lådan. När ett tryck appliceras glider lådan tidigare och skjuvtoppen är lägre (se nedan).

Skjuvtoppar under blistertröskeln på grund av en tidigare start av dynamisk friktion.

ju tidigare bilden är, desto lägre är skjuvtoppen. Detta är exakt effekten när du använder smörjmedel, ENGO-fläckar, fukttransporterande strumpor och andra friktionsreducerande blisterförebyggande strategier.

genom att minska friktionen uppmuntrar du en tidig bild

Låt oss vara tydliga i vad vi hoppas uppnå genom att minska friktionen för att förebygga blister. Genom att minska friktionsnivån uppmuntrar du tidigare glidrörelse. Det är vad du hoppas uppnå. Det här kan vara annorlunda än vad du tidigare har föreställt dig. Men genom att minska friktionen uppmuntrar du en tidigare glid mellan två ytor.

att upprätthålla ett tillstånd av statisk friktion (att hålla foten fortfarande i skon) är inte det övergripande syftet med blisterförebyggande. Och det är verkligen inte vad du försöker uppnå genom att minska friktionen. I själva verket är motsatsen sant. Skjuvskada undviks genom att tillåta en tidig glid. Bildens natur är dock kritisk . Detta är vad som skiljer en genomsnittlig blister förebyggande strategi från och utmärkt.

PS: begreppet statisk och dynamisk friktion har använts för att beskriva blister orsakssamband sedan Naylors tidiga blisterforskning 1955. Det är inget nytt! Se hur långt tillbaka forskningen går här.