I ricercatori esaminano il motivo per cui scivoliamo e cadiamo e come prevenirlo

Di MARTY LEVINE

Un team di ricercatori Pitt si sta avvicinando alla comprensione della scienza che sta dietro a ciò che ci fa scivolare e cadere, e al modo migliore per prevenirlo: dobbiamo rialzarci da terra e prenderne atto.

La scienza che misura l'attrito, la lubrificazione e il modo in cui le cose entrano in contatto, vibrano e si consumano (ad esempio le scarpe contro il suolo) è chiamata "tribologia". Kurt Beschorner, membro della facoltà della Swanson School of Engineering, studia la biomeccanica di come le scarpe fanno presa o scivolano su superfici asciutte e bagnate, fino al livello nanometrico.

"Non è una sottodisciplina molto conosciuta e io, come molte persone che finiscono per dedicarsi alla tribologia, non sono partito con quella specializzazione in mente", dice.

Come studente universitario di ingegneria meccanica, Beschorner ha scoperto come la scienza si applica agli esseri umani attraverso la biomeccanica. Quindi, facendo il suo dottorato di ricerca. nel laboratorio di movimento ed equilibrio umano di Pitt, ha scoperto che altri ricercatori stavano già cercando di comprendere gli incidenti dovuti a scivolamenti e cadute. "È diventato chiaro", ha detto, che questa zona "era davvero sottosviluppata". La lubrificazione dei motori e la trazione dei pneumatici erano stati a lungo studiati, ma la ricerca più moderna non era stata ben applicata agli esseri umani e alle loro calzature.

Beschorner e Tevis Jacobs, membro della facoltà di scienze meccaniche e dei materiali della Swanson School, sono al secondo anno di una borsa di studio biennale del National Institute for Occupational Safety & Health per misurare la rugosità superficiale sulla scala più piccola mai realizzata. Stanno anche lavorando con il Tile Council of America, che è intento a progettare piastrelle con la migliore presa.

Sappiamo che il ghiaccio è ultra-scivoloso. Ma sappiamo che sarebbe inutile avere scarpe che aderissero subito e inamovibile ad ogni superficie. Allora dov'è, tra questi due estremi, il punto ideale per passeggiare nel modo più sicuro? Qual è la superficie migliore e quali sono le scarpe più utili?

Si tratta di creare il giusto tipo e la giusta quantità di attrito. L'attrito si verifica in molte condizioni diverse, bagnate e asciutte. I pavimenti che sembrano lisci hanno un certo grado di attrito, e lo studio di Beschorner/Jacobs si concentra sull’isteresi di attrito, ovvero la vibrazione dei materiali nelle suole delle scarpe quando entrano in contatto con diverse dimensioni e serie di protuberanze sul pavimento, in particolare quelle invisibili e minuscole.

"Il pavimento, anche se sembra piatto, risulta davvero ruvido quando lo ingrandisci", osserva Beschorner. Certo, le parti grezze sono ultra-minuscole, dice, "ma ecco il problema delle cose che sono davvero, davvero piccole: ce ne sono molte".

Il team di ricercatori sta testando la pavimentazione in diversi modi, tra cui esaminando le caratteristiche della superficie con la microscopia elettronica e "camminando" sulla pavimentazione con un polpaccio e un piede meccanici su cui sono montate varie scarpe, misurando le numerose forze a cui ciascuna scarpa incontra, compreso l'attrito, con diversi materiali e condizioni della pavimentazione.

Gli obiettivi a lungo termine dello studio sono aiutare le aziende calzaturiere a creare scarpe più aderenti e le aziende di pavimentazione a migliorare la progettazione dei pavimenti, nonché "trovare modi efficaci per fornire informazioni ai consumatori in modo che possano prendere decisioni più informate sulla trazione o l'attrito delle scarpe". e i pavimenti che stanno acquistando."

Già, dice, "abbiamo alcuni risultati convincenti che riteniamo giustifichino il proseguimento della ricerca" e il team intende cercare ulteriori finanziamenti.

Nel frattempo, presenteranno un abstract di questi primi risultati in una conferenza sull’ingegneria dei fluidi che si terrà a Osaka il mese prossimo, dimostrando che i loro test e modelli stanno funzionando per prevedere il rischio di scivolamento.

Quando cammini, le vibrazioni nelle tue scarpe avvengono a frequenze diverse in punti diversi, sta scoprendo lo studio. Gli elementi su larga scala su un pavimento fanno vibrare i materiali del fondo della scarpa a frequenze più basse, mentre gli elementi su scala più piccola creano vibrazioni a frequenza più elevata perché sono più vicini tra loro. "Più energia viene persa da quella vibrazione, più diminuisce il rischio di scivolare", spiega. La superficie aderisce meglio alla scarpa.