연구자들은 우리가 미끄러지고 넘어지는 이유와 이를 방지하는 방법을 살펴봅니다.

마티 레빈

피트(Pitt) 연구원으로 구성된 한 팀은 우리를 미끄러지고 넘어지게 만드는 원인과 이를 예방하는 더 나은 방법에 대한 과학을 이해하는 데 더 가까워지고 있습니다. 우리는 바닥에서 일어나 주목해야 합니다.

마찰, 윤활 및 사물이 어떻게 접촉하고 진동하고 마모되는지(예: 신발이 지면에 닿는 방식)를 측정하는 과학을 "마찰학"이라고 합니다. Swanson School of Engineering 교수진인 Kurt Bescorner는 신발이 건조하고 젖은 표면에서 어떻게 접착되거나 미끄러지는지에 대한 생체 역학을 나노미터 수준까지 연구합니다.

"그것은 실제로 잘 알려진 하위 분야가 아니며, 결국 마찰학을 하게 된 많은 사람들처럼 나도 그런 전문 분야를 염두에 두고 시작한 것은 아닙니다."라고 그는 말합니다.

기계공학 학부생인 Bescorner는 생체역학을 통해 과학이 인간에게 어떻게 적용되는지 발견했습니다. 그런 다음 박사 학위를 취득했습니다. 피트의 인간 움직임 및 균형 연구소에서 그는 이미 미끄러짐 사고를 이해하려고 노력하는 동료 연구원들을 발견했습니다. 그는 “이 지역이 정말 미개발됐다는 것이 분명해졌다”고 말했다. 엔진의 윤활과 타이어 견인력은 오랫동안 연구되어 왔지만 현대적인 연구는 인간과 신발에 잘 적용되지 않았습니다.

Beschorner와 Swanson School의 기계 및 재료 과학 교수인 Tevis Jacobs는 역대 가장 작은 규모로 표면 거칠기를 측정하기 위해 미국 국립 산업 안전 보건 연구소에서 2년간 지원을 받은 두 번째 해입니다. 그들은 또한 최고의 그립력을 갖춘 타일을 설계하려는 목적을 갖고 있는 미국 타일 위원회(Tile Council of America)와 협력하고 있습니다.

우리는 얼음이 매우 미끄럽다는 것을 알고 있습니다. 그러나 우리는 모든 표면에 즉각적이고 움직이지 않게 부착되는 신발을 갖는 것이 쓸모가 없다는 것을 알고 있습니다. 그렇다면 이 두 극단 사이에서 가장 안전한 산책을 위한 최적의 장소는 어디일까요? 가장 좋은 표면은 무엇이며 가장 유용한 신발은 무엇입니까?

올바른 종류와 양의 마찰을 만드는 것이 중요합니다. 마찰은 습하고 건조한 다양한 조건에서 발생합니다. 매끄러워 보이는 바닥에는 어느 정도의 마찰이 있으며, Beschorner/Jacobs 연구는 히스테리시스 마찰, 즉 다양한 크기와 바닥의 범프 배열, 특히 눈에 보이지 않는 작은 다양성과 접촉할 때 신발 밑창의 재료가 진동하는 현상에 초점을 맞췄습니다.

"바닥재는 평평해 보이지만 확대해 보면 정말 거칠습니다."라고 Bescorner는 말합니다. 물론, 거친 부분은 매우 작습니다. "그러나 여기에는 정말 아주 작은 것들이 있습니다. 그것들이 많이 있습니다."

연구진은 전자현미경으로 표면 특성을 조사하고 다양한 신발이 장착된 기계식 종아리와 발로 바닥 위를 "걷기", 마찰을 포함하여 각 신발이 겪는 많은 힘을 측정하는 등 여러 가지 방법으로 바닥재를 테스트하고 있습니다. 바닥재와 상태가 다릅니다.

이 연구의 장기 목표는 신발 회사가 더 접지력이 좋은 신발을 만들고 바닥재 회사가 바닥 디자인을 개선하도록 돕는 것뿐만 아니라 "소비자가 신발의 견인력이나 마찰에 대해 더 나은 정보를 바탕으로 결정을 내릴 수 있도록 정보를 제공하는 효과적인 방법을 찾는 것입니다." 바닥재를 구매하고 있습니다."

그는 이미 "우리는 연구를 계속하는 것이 타당하다고 믿는 몇 가지 설득력 있는 결과를 얻었으며" 팀은 추가 자금을 모색할 계획이라고 말했습니다.

그 사이에 그들은 다음 달 오사카에서 열리는 유체 공학 회의에서 이러한 초기 결과의 요약을 발표할 예정이며, 이는 미끄러짐 위험을 예측하기 위해 테스트 및 모델링이 작동하고 있음을 보여줍니다.

걸을 때 신발의 진동은 서로 다른 지점에서 서로 다른 주파수로 발생한다는 연구 결과가 나왔습니다. 바닥에 있는 더 큰 규모의 특징은 신발 바닥 재료를 더 낮은 주파수로 진동시키는 반면, 더 작은 규모의 특징은 서로 더 가깝기 때문에 더 높은 주파수의 진동을 생성합니다. "진동으로 인해 손실되는 에너지가 많을수록 미끄러질 위험이 줄어듭니다."라고 그는 설명합니다. 표면이 신발을 더 잘 잡아줍니다.