O ruído familiar das solas de borracha num chão duro não é apenas fricção no trabalho – uma nova investigação revela que é um fenómeno surpreendentemente complexo que envolve movimentos incrivelmente rápidos e até pequenas descargas eléctricas. Publicado na Nature em 25 de fevereiro, o estudo realizado por pesquisadores de Harvard, Nottingham e do Centro Nacional Francês de Pesquisa Científica sugere que materiais macios como a borracha não deslizam suavemente. Em vez disso, o movimento ocorre em rajadas rápidas e repetidas chamadas “pulsos de deslizamento de abertura”, que geram as vibrações que ouvimos como guinchos.
Além do Stick-Slip: como a borracha realmente se move
Os modelos tradicionais de fricção baseiam-se frequentemente no conceito “stick-slip”: as superfícies prendem-se e libertam-se repetidamente. Isso explica bem os guinchos dos freios da bicicleta ou das dobradiças das portas. No entanto, a borracha se comporta de maneira diferente. Em vez de deslizamento uniforme, o movimento concentra-se em pulsos localizados que se separam e se reconectam na área de contato. Isto não produz apenas ruído; também cria condições onde podem aparecer faíscas em miniatura, semelhantes a relâmpagos.
A equipa utilizou imagens ópticas de alta velocidade e áudio sincronizado para observar isto em acção, descobrindo que a forma da borracha, e não apenas o seu movimento, dita o tom do guincho. Blocos planos de borracha produzem um “whoosh” irregular, enquanto as cristas canalizam os pulsos em um ciclo repetitivo, fixando o som em uma frequência específica. Na verdade, os pesquisadores conseguiram reproduzir o tema Star Wars usando blocos de alturas variadas, provando quão precisamente a frequência do ruído pode ser controlada.
A surpreendente conexão com terremotos
Não se trata apenas de um melhor design de calçados. Os pulsos de deslizamento observados nos experimentos compartilham características importantes com frentes de ruptura em terremotos, onde seções de uma falha se rompem repentinamente e deslizam em velocidades extremas. De acordo com o coautor do estudo, Shmuel Rubinstein, a física é “surpreendentemente semelhante”, apesar do atrito suave ser geralmente considerado lento. Esta descoberta pode melhorar a nossa compreensão da dinâmica dos terremotos.
“O atrito suave é geralmente considerado lento, mas mostramos que o rangido de um tênis pode se propagar tão rápido ou até mais rápido que a ruptura de uma falha geológica.”
Implicações para Engenharia e Ciência de Materiais
A pesquisa também abre portas para o projeto de superfícies que podem alternar entre estados escorregadios e aderentes conforme necessário. Compreender como funcionam esses pulsos de deslizamento pode levar a materiais com coeficientes de atrito ajustáveis dinamicamente. A análise detalhada do atrito em microescala feita pela equipe fornece uma compreensão mais profunda de como os materiais interagem, o que tem implicações que vão além dos produtos de consumo.
As descobertas demonstram que fenómenos aparentemente simples, como um sapato que faz barulho, podem revelar física fundamental com implicações de longo alcance. O estudo desafia suposições de longa data sobre o atrito de materiais macios e pode remodelar a nossa compreensão tanto das ocorrências quotidianas como dos eventos geológicos de grande escala.
