Tarcie na szkło

Linie papilarne nie powodują, że chwyt naczelnych staje się pewniejszy. W rzeczywistości ich rola jest zupełnie inna: zmniejszają tarcie potrzebne do utrzymania na gładkich powierzchniach.

Skóra jest gumowata, a zatem linie papilarne mogą w rzeczywistości osłabiać chwyt. Nasze eksperymenty z wykorzystaniem plastikowego kubka, ciężarków i pasków Perspeksu (szkła akrylowego), z których w laboratorium stworzyliśmy prostą maszynę, wykazały, że mam rację – przekonuje dr Roland Ennos z Uniwersytetu w Manchesterze.

Brytyjczyk dodaje, że linie papilarne mają nie tylko naczelne, ale także będące torbaczami koale. U południowoamerykańskich małp podobne twory występują zaś nie na dłoniach, a na ogonach.

Po co więc są? Mam swoją ulubioną teorię. Linie papilarne pozwalają skórze na odkształcanie się. Zapobiega to tworzeniu się pęcherzy. To dlatego bąble pojawiają się na gładkich częściach dłoni i stóp, a nie na pofałdowanych [...]. Obecnie testujemy tę teorię i dwie inne, że linie papilarne poprawiają chwyt na chropowatych powierzchniach lub zwiększają wrażliwość.

Eliminując dotychczasowe wyjaśnienie, dr Ennos posłużył się trzema paskami szkła akrylowego (pleksi) i prawą ręką studenta Petera Warmana. Przeprowadzono badania uchwytu dla wszystkich palców, w tym dla kciuka. Paski pleksi miały różną szerokość, a maszyna ściągała je w dół za pomocą obciążonego kubka. Wyginanie palców pozwoliło określić parametry chwytu przy 3 kątach. Dzięki tak zróżnicowanemu scenariuszowi eksperymentu naukowcom udało się oddzielić wpływ dwóch zmiennych: siły dociskowej i obszaru styku.

Okazało się, że tarcie wzrastało ze zwiększeniem powierzchni kontaktowej. To wbrew prawu fizycznemu, zgodnie z którym tarcie nie zmienia się, gdy powierzchnia staje się większa. Brytyjczycy uważają, że dzieje się tak, ponieważ skóra jest gumowata i nie stanowi typowego ciała stałego.

Akademicy pokryli dodatkowo palce tuszem. Mogli w ten sposób sprawdzić, co dzieje się, gdy na paski pleksi działa się z różną siłą. W porównaniu do gładkiej skóry, linie papilarne ograniczały obszar styku o jedną trzecią, co zapewne zmniejszało tarcie.

Badania wykazały, że palce zachowywały się bardziej jak guma niż jak ciało stałe. Współczynnik tarcia zmniejszał się przy mocniejszym ciągnięciu przez maszynę i zwiększał, gdy po spłaszczeniu rozszerzał się obszar kontaktu palców z przedmiotem. Z kolei naprężenie styczne było większe przy silniejszym nacisku, co sugeruje tworzenie się biofilmu pomiędzy palcami a powierzchnią ściskanego przedmiotu. W porównaniu z gładką skórą, linie papilarne o 30% zmniejszają powierzchnię styku, co redukuje tarcie. To z kolei sugeruje, że ich zadaniem nie jest poprawienie uchwytu. Jak zauważył doktor Ennos, eksperyment jego zespołu był tak prosty, że dało się go przeprowadzić i 100 lat temu. Nikt się jednak tą tematyką nie zainteresował. Bez sprawdzania przyjęto po prostu zgodne z intuicją założenie.

Jak podkreśla, jego badania mogą mieć praktyczne zastosowanie. Osoby, które mają uszkodzone nerwy i się nie pocą, mają bardzo śliskie palce i nie mogą w nie chwytać. Teraz możliwe będzie opracowanie czegoś, co im pomoże.

linie papilarne dr Roland Ennos chwyt tarcie gładkie powierzchnie