Ig Nobel de Física 2014 o por qué nos pegamos un porrazo al pisar la piel de un plátano

El japonés Kiyoshi Mabuchi durante la entrega de los galardones en Harvard. / Brian Snyder (Reuters)

Si alguna vez has tenido la mala suerte de pisar una piel de plátano, seguramente fuiste por los suelos dando un espectáculo lamentable y te levantaste medio cojo disimulando el dolor. Hecho una piltrafa, en lo último que pensaste es en estudiar las propiedades deslizantes de la piel del plátano, estando demasiado ocupado en acordarte de toda la familia del perla que la tiró al suelo. Pero el investigador japonés Kiyoshi Mabuchi y compañía tiene un mayor afán por saber y, probablemente, menos malhumor. Así que se han dedicado a medir en el laboratorio las características que hacen que la piel de plátano sea tan resbaladiza y han sido galardonados con el Ig Nobel de Física de 2014 por ello.

 “Investigaciones que primero hacen reír y después pensar“

Este es el lema de la asociación Improbable Research, que administra los premios Ig Nobel desde 1991 y publica la revista Annals of Improbable Research. La ceremonia de entrega, presentada por auténticos premios Nobel, se celebraba en un inicio en el Instituto Tecnológico de Massachusetts, pero ahora tiene lugar en el Sander Theater de la Universidad de Harvard. Cuenta con momentos tan hilarantes como los propios galardones y con personajes, como Miss Sweety Poo, que se debería incorporar a todas las galas. Miss Sweety Poo es una dulce criaturita que interrumpe los eternos discursos de los ganadores gritando repetidamente “Por favor, terminen. Estoy aburrida”.

Cada año, verdaderos laureados con el Nobel, entregan los premios a diez categorías distintas. Este año pasaron por allí Martin Chalfie (Premio Nobel de Química en 1998), Eric Maskin (Economía, 2007) y Carol Greider (Medicina, 2009), entre otros. La entrega finaliza con las palabras: «Si no ganaste un premio – y especialmente si lo hiciste – mejor suerte el próximo año! «

LA RESBALADIZA PIEL DE PLÁTANO

Como he comentado, este año, el premio de Física ha sido otorgado a la medida del coeficiente de rozamiento entre la piel de plátano y el suelo cuando algún pobre desgraciado la pisa.

Este coeficiente se define como la relación entre la fuerza de rozamiento que se opone al movimiento y la fuerza perpendicular aplicada (fuerza normal, N) con que las superficies de contacto se presionan entre sí. Estas fuerzas y, por tanto, el coeficiente, dependen de diversos factores como la naturaleza de los materiales que se rozan o las condiciones mecánicas. Por este motivo, el cálculo del mismo debe llevarse a cabo en un dispositivo experimental que simule la situación real de un resbalón.

El equipo de Kiyoshi Mabuchi midió la fuerza de rozamiento con un transductor de fuerza situado debajo de  un panel plano de linóleo en el curso del movimiento deslizante de una suela de zapato. El transductor, de seis grados de libertad, registró la fuerza en dos direcciones ortogonales paralelas al plano del movimiento y en una dirección vertical ortogonal al mismo. El resultado obtenido para el coeficiente de rozamiento fue de 0,07, que es muy inferior al de los materiales corrientes, que generalmente excede 0,1. De hecho, valores tan bajos suelen corresponder a sustancias tan lubrificadas como el Teflon (0,04) o el hielo (alrededor de 0,05).

Montaje experimental

Para completar el estudio, los autores calcularon los coeficientes de rozamiento de otras frutas como la manzana o la mandarina que resultaron ser mucho menos resbaladizas. Una sección de tres milímetros de piel de manzana dio un coeficiente de 0.105 mientras que en el caso de la mandarina ascendió a un valor de 0.225.

Una vez demostrado el excelente grado de lubricación de la piel de plátano indagaron sobre la causa mediante observación microscópica. Descubrieron que el pisotón produce un derrame de gel folicular de polisacárido que juega un papel dominante en el efecto resbaladizo después de ser roto por aplastamiento y convertirse en un sol homogéneo.

El contenido en agua de la piel, calculado a partir de la pérdida de peso experimentada al secarla al aire durante un mes, fue del 85%. Con la piel seca, el coeficiente de rozamiento ascendió hasta 0.329, lo que permite suponer que el efecto lubricante se debe al agua. No obstante, para que éste se dé, la rugosidad de la superficie debe ser suficientemente pequeña para formar una película lubrificante fluida.

TRUCO PARA NO CAERSE

A medida que disminuye el rozamiento con el suelo aumenta el riesgo de partirnos la crisma. Para andar con seguridad, la fuerza de fricción debe ser mayor que la de tracción del pié al pisar el suelo con el talón. La condición de seguridad puede verse fácilmente en la ecuación que relaciona el coeficiente de rozamiento μ, la fuerza normal de aplastamiento ejercida por el pie F [N], y el ángulo entre el eje de la pierna y la vertical  θ [rad]. 

Si substituimos el coeficiente de rozamiento por 0.7, obtenemos que el ángulo máximo al que podemos pisar la piel sin caernos al suelo es de 35º

FINALIDAD

La presente investigación no responde a una obsesión compulsiva de Mabuchi hacia los plátanos, sino a un gran interés por emplear las propiedades lubrificantes del gel de la piel de los mismos para mejorar las articulaciones artificiales debido a que existe gran similitud con la lubricación alrededor del cartílago.

REFERENCIA:

Kiyoshi Mabuchi, Kensei Tanaka, Daichi Uchijima and Rina Sakai, Frictional Coefficient under Banana Skin, Tribology Online 7, no. 3  (2012) 147-151.