Alunecosul din coaja de banană câștigă premiul IgNobel la fizică

BOSTON — Cu toții am văzut desenele animate. Bugs Bunny dă jos o banană și aruncă lejer pielea pe podea. Câteva clipe mai târziu, Elmer Fudd intră în cursă, calcă pe coaja de banană și zboară. Se aude muzica, iar Bugs Bunny câștigă din nou ziua. Acela a fost oarecum un wabbit.

Nimeni nu a pus vreodată la îndoială acest scenariu, deși puțini dintre noi am întâlnit o coajă de banană într-un mod atât de periculos. Este logic ca cojile de banană să fie alunecoase dacă sunt călcate pe ei. Dar Kiyoshi Mabuchi și colegii de la Universitatea Kitasato din Minato, Japonia, nu s-au mulțumit cu simpla legendă. Ei au decis să afle cât de moale este coaja de banană.

În cadrul unei ceremonii de premiere la Universitatea Harvard pe 18 septembrie, cercetătorii au primit premiul IgNobel în fizică pentru lucrare. IgNobels celebrează cu adevărat neobișnuit în știință, tehnologie, inginerie și matematică. Studiile onorate de premii fac adesea oamenii să râdă. Dar, de obicei, există știință serioasă în spatele studiilor ciudate.

Pentru a determina exact cât de alunecoasă este o coajă de banană, Mabuchi și colegii săi au sacrificat un total de 12 banane Cavendish, banana galbenă emblematică găsită pe rafturile de alimente din întreaga lume. Ei au plasat cojile de banană cu partea interioară în jos pe mostre de linoleum (oamenii de știință au călcat pe cinci secțiuni diferite din fiecare coajă de banană, pentru un total de 60 de măsurători). Linoleumul a fost plasat pe un traductor de forță, un senzor care măsoară forța, greutatea și presiunea aplicate unui obiect.

Apoi un voluntar a pășit cu grijă pe coaja bananei și și-a împins piciorul înainte. Măsurând forțele orizontale și verticale, oamenii de știință au descoperit coeficientul de frecare care rezultă din alunecarea unei coji de banană de-a lungul podelei.

Se dovedește că cojile de banană sunt, într-adevăr, foarte alunecoase. Coeficientul mediu de frecare al unei banane pe linoleum a fost de 0,066, iar frecarea a fost doar puțin mai mare pentru o banană pe podea din lemn de esență tare (0,083), au raportat cercetătorii la 30 septembrie 2012, în Tribology Online. Acești coeficienți de frecare sunt foarte mici, de obicei rezervați pentru substanțe precum teflon (cu un coeficient de frecare de 0,04), gheață (în jur de 0,05) sau alte suprafețe bine lubrifiate. Prin comparație, alunecarea cauciucului pe beton are un coeficient de frecare de 1,02.

Dar, desigur, frecarea unei banane nu este nimic decât în ​​comparație cu alte fructe. Autorii au examinat, de asemenea, cojile de mere de diferite grosimi, cojile de citron și cojile de mandarină. O secțiune de coajă de măr de trei milimetri grosime a venit într-o secundă alunecoasă, cu un coeficient de frecare în jur de 0,105. Dar pentru fructele anti-alunecare, cojile de mandarine au ieșit deasupra. Pieile lor nuboase aveau un coeficient de frecare de 0,225, cam la fel de alunecos ca lemnul. Rezultatul net, spune Mabuchi, a fost prea mult fruct. În timp ce 12 banane au ajuns în lucrarea finală, el observă că a exersat pe multe altele. „Am început să mănânc bananele, dar erau prea multe. În cele din urmă le-am distribuit elevilor mei.”

De ce este coaja de banană atât de moale? Pentru a răspunde la această întrebare, oamenii de știință au zdrobit cojile de fructe și le-au privit la microscop. Ei au observat că, atunci când sunt zdrobite, cojile de banană produc o substanță asemănătoare gelului, care ar putea fi sursa rezultatelor alunecoase. Mabuchi, un cercetător în biomecanică, nu era interesat doar de banane. El ar dori să folosească aceste rezultate de frecare și proprietățile gelului de piele de banane pentru a îmbunătăți articulațiile artificiale. „Există o asemănare între lubrifierea din jurul cartilajului și a pielii de banană”, spune el. „Au frecări similare.”

Greg Gbur*, fizician la Universitatea din Carolina de Nord din Charlotte, spune că, deși personal nu a alunecat niciodată pe o coajă de banană, ca patinaj pe gheață este bine familiarizat cu suprafețele alunecoase. El spune că studiul „este o lucrare simplă și drăguță” care examinează ceva care „a fost oarecum luat de la sine înțeles, dar niciodată cuantificat”. El observă, de asemenea, că, în timp ce oamenii de știință par să fi făcut munca doar pentru că nu a mai fost făcută niciodată, coaja incredibil de alunecoasă de banană ar putea avea implicații în lumea reală în afara comediei slapstick. „Gelul din coaja de banană este surprinzător de alunecos”, spune el. „Coeficientul de frecare nu este cu mult mai mare decât teflonul pe teflon. Mă întreb dacă, și acesta este un mare „dacă”, o investigație mai profundă a gelului folicular ar putea duce la noi forme de lubrifianți?”

Ar putea merita să facem distincția între diferitele tipuri de frecare prezente într-un scenariu de alunecare a unei banane, sugerează Blake Stacey*, fizician statistic la Universitatea Brandeis din Waltham, Massachusetts. Când o persoană calcă pe podea pe o coajă de banană, există frecare dinamică între pantoful ei care se mișcă înainte și partea superioară a cojii de banană. Există, de asemenea, frecare statică între partea inferioară a cojii de banană și podea. Pentru ca persoana atașată de pantof să zboare înainte, spune Stacey, frecarea dinamică trebuie să fie mai mare decât frecarea statică. Deși acesta este probabil cazul când cineva merge sau aleargă înainte, autorii nu fac diferența între cele două tipuri de frecare, ceea ce, notează Stacey, ar putea duce la „ușor supraestimarea pericolelor” numai ale cojii de banană.

Data viitoare când vezi un personaj de desene animate zburând de la o întâlnire cu coajă de banană, amintește-ți: nu este doar comedie, este știință adevărată.

*Greg Gbur și Blake Stacey sunt ambii prieteni personali. Puteți urmări Gbur pe Twitter la adresa @drskyskull și Stacey la @blakestacey.

Urmărește-mă pe Twitter: @scicurious