Pesquisadores analisam por que escorregamos e caímos e como evitá-los

Por MARTY LEVINE

Uma equipe de pesquisadores de Pitt está se aproximando da compreensão da ciência por trás do que nos faz escorregar e cair, e qual a melhor forma de evitá-lo - e precisamos nos levantar do chão e prestar atenção.

A ciência de medir o atrito, a lubrificação e como as coisas entram em contato, vibram e se desgastam - seus sapatos contra o solo, por exemplo - é chamada de "tribologia". Kurt Beschorner, membro do corpo docente da Swanson School of Engineering, estuda a biomecânica de como os sapatos aderem ou deslizam em superfícies secas e molhadas, até o nível nanométrico.

“Não é uma subdisciplina muito conhecida e eu, como muitas pessoas que acabam fazendo tribologia, não comecei com essa especialização em mente”, diz ele.

Como estudante de graduação em engenharia mecânica, Beschorner descobriu como a ciência se aplicava aos humanos por meio da biomecânica. Então, fazendo seu Ph.D. no Laboratório de Movimento e Equilíbrio Humano de Pitt, ele encontrou colegas pesquisadores que já tentavam entender os acidentes de escorregões e quedas. "Ficou claro", disse ele, que esta área "era realmente subdesenvolvida". A lubrificação dos motores e a tração dos pneus há muito são estudadas, mas pesquisas mais modernas não foram bem aplicadas aos humanos e seus calçados.

Beschorner e Tevis Jacobs, um membro do corpo docente da Swanson School em ciência mecânica e de materiais, estão no segundo ano de uma bolsa de dois anos do Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional para medir a rugosidade da superfície na menor escala de todos os tempos. Eles também estão trabalhando com o Tile Council of America, que pretende projetar ladrilhos com a melhor aderência.

Sabemos que o gelo é ultra-liso. Mas sabemos que seria inútil ter sapatos que se fixassem imediata e inamovivelmente a todas as superfícies. Então, onde, entre esses dois extremos, está o ponto ideal para o passeio mais seguro? Qual é a melhor superfície e quais são os sapatos mais úteis?

É tudo uma questão de criar o tipo e a quantidade certa de fricção. O atrito está acontecendo em muitas condições diferentes, molhadas e secas. Pisos que parecem lisos têm algum grau de fricção, e o estudo de Beschorner/Jacobs é focado na fricção de histerese – a vibração de materiais em solas de sapato ao entrar em contato com vários tamanhos e conjuntos de saliências no chão, especialmente a variedade minúscula e invisível.

"O piso, mesmo que pareça plano, é muito difícil quando você o amplia", observa Beschorner. Claro, as partes brutas são ultrapequenas, diz ele, "mas aqui está o problema das coisas que são muito, muito pequenas - existem muitas delas".

A equipe de pesquisadores está testando o piso de várias maneiras, incluindo o exame das características da superfície com microscopia eletrônica e "caminhando" sobre o piso com uma panturrilha e pé mecânicos nos quais vários sapatos são ajustados, medindo as muitas forças que cada sapato encontra, incluindo fricção, com diferentes materiais e condições de revestimento.

Os objetivos de longo prazo do estudo são ajudar as empresas de calçados a criar sapatos mais aderentes e as empresas de pisos a melhorar o design do piso, bem como "encontrar maneiras eficazes de fornecer informações aos consumidores para que possam tomar decisões mais bem informadas sobre a tração ou o atrito dos sapatos". e pisos que estão comprando."

Já, diz ele, "temos alguns resultados convincentes que acreditamos justificar a continuação da pesquisa" e a equipe pretende buscar mais financiamento.

Enquanto isso, eles apresentarão um resumo desses primeiros resultados em uma conferência de engenharia de fluidos em Osaka no próximo mês, mostrando que seus testes e modelagem estão funcionando para prever o risco de escorregamento.

Quando você anda, as vibrações em seus sapatos acontecem em diferentes frequências em diferentes pontos, descobriu o estudo. Recursos de escala maior em um piso vibram os materiais da sola do sapato em frequências mais baixas, enquanto recursos de escala menor criam vibrações de frequência mais alta porque estão mais próximos. "Quanto mais energia se perde com essa vibração, menor o risco de escorregar", explica. A superfície adere melhor ao seu sapato.