A ciência da fricção e o seu surpreendente impacto nas nossas vidas

Tribologia: é uma palavra engraçada que talvez nunca tenham ouvido, mas que pode mudar a maneira como veem e interagem com o mundo físico, diz a engenheira mecânica, Jennifer Vail. Dando lições de tribologia, o estudo da fricção e do desgaste, Vail descreve os surpreendentes diversos impactos que tem na nossa vida e como pode contribuir para um mundo melhor.

Admito que é muito engraçado

quando me perguntam o que faço,

porque digo-lhes que, literalmente,
esfrego umas coisas nas outras.

Parece ridículo,

andar só a esfregar coisas.

Mas isso tem um nome técnico:

tribologia.

T-r-i-b-o-l-o-g-i-a,

do grego antigo "tribos",

que significa "esfregar".

É uma palavra engraçada que provavelmente
nunca ouviram, mas garanto-vos

que descobri-la muda a nossa
atitude para com o mundo físico.

A tribologia tem-me dado
projetos incríveis.

Já trabalhei com materiais voadores
e já trabalhei com comida para cães,

uma combinação que parece
improvável de ser trabalhada

por uma pessoa
num período de poucos anos,

até começarem a ver o mundo
numa perspetiva tribológica.

Acho que ficarão surpreendidos

com o papel que um pouco
de tribologia pode desempenhar

no alívio de alguns
problemas significativos.

A tribologia é o estudo da fricção,
do desgaste e da lubrificação.

Já todos experienciaram estas três coisas.

Lembram-se da última vez que tentaram
arrastar um objeto pesado pelo chão

e sentiram uma certa resistência?

Era a fricção.

A fricção é a força
que se opõe ao movimento.

O desgaste é a perda
ou transformação do material,

que vos obriga a substituir
os vossos sapatos favoritos,

porque, ao fim de algum tempo,
a sola desaparece.

Os lubrificantes servem
para reduzir a fricção e o desgaste.

Soltam os parafusos enferrujados
que, de outra forma, não se mexeriam.

Mas a tribologia também é definida

como a ciência da interação de superfícies
em movimento relativo.

Interação de superfícies
em movimento relativo:

há muitas no mundo.

Enquanto estão aí sentados,
estão a bater o pé,

ou a movimentar-se no vosso lugar?

Porque, adivinhem...
A tribologia está a acontecer.

Mesmo o mais pequeno movimento no assento,

envolve duas superfícies
a moverem-se uma com a outra.

E a vossa interação tribológica
ao moverem-se

é diferente da pessoa ao vosso lado.

Isto porque as roupas que têm vestidas

alteram a fricção entre vocês e o assento.

Se são de seda, é mais fácil
escorregar no assento,

do que se forem de lã.

Isto porque a fricção é menor para a seda.

Quando movem o tornozelo,
faz um barulho de estalo?

Já vos aconteceu, certo?

Levantam-se, mexem-se
e há uma articulação que estala.

Obrigada por esse som, tribologia.

Esse som pode vir do líquido
que lubrifica as articulações,

só por se mexerem.

Estão a lançar bolhas
de gás nesse líquido.

Esse som também pode vir dos tendões
a mexerem-se, sobrepondo-se.

É muito comum nos tornozelos
por isso, quem gosta de abanar os pés,

pode ficar curioso
acerca da tribologia dos tendões.

Mas como é que se
podem tornar tribologistas como eu?

Começa em criança, claro.

Eu era bailarina em pequena.

Cheguei ao nível em que dançava
em bicos de pés, ou "en pointe".

Quando dançamos "en pointe",
usamos aquelas sapatilhas maravilhosas,

que podem ser escorregadias no palco.

A última coisa que queremos quando
dançamos em bicos de pés,

é escorregar e cair.

Tínhamos caixas de uma coisa
chamada resina.

Púnhamos o pé na resina,
pondo uma pequena camada nas sapatilhas.

A resina vem da seiva de árvores

e, quando em pó, faz com que
as coisas fiquem menos escorregadias.

Nós, bailarinas, aprendíamos rapidamente

a quantidade certa a pôr nas sapatilhas,

se não puséssemos o suficiente,
provavelmente escorregaríamos,

devido à falta de fricção
entre a sapatilha e o palco.

Na melhor das hipóteses,
éramos a bailarina trapalhona no palco,

mas na pior das hipóteses seria uma lesão.

Aí já estava a otimizar
e a manipular a fricção.

Como veem, eu estava destinada
a ser uma tribologista.

(Risos)

Vocês também foram pequenos tribologistas.

Quando usavam lápis de cera ou de cor,

sabiam que, quanto mais força fizessem,
mais forte seria a cor.

Também sabiam que precisavam
de afiar os lápis

mais frequentemente,
porque se gastavam mais rápido.

Falemos daqueles sedutores soalhos,
brilhantes e encerados,

nos quais tínhamos de deslizar.

Sabíamos que, se calçássemos umas meias,

deslizaríamos pelo soalho
muito mais facilmente.

Mas nem pensar tentarmos
fazê-lo descalços.

Seus manipuladores da fricção!

As crianças são todas tribologistas.
Mas, e nós, os adultos?

Já hoje lavaram os dentes?

Espero que sim.

(Risos)

Isto é a tribologia em ação.

A pasta e a escova de dentes
servem para remover ou desgastar

a placa dos dentes.

A propósito, o meu pai é dentista.

Nunca pensei vir a trabalhar
na mesma área.

Mas, um dia, demos por nós
a falar a mesma língua,

quando trabalhei
no desenvolvimento de um teste

para investigar a remoção da placa.

Parecia simples, até começar
a pensar como uma tribologista,

e aí, tornou-se incrivelmente complexo.

Temos os materiais duros,
os nossos dentes,

materiais moles, como as gengivas,
a pasta ou a escova de dentes.

Há a lubrificação,
sob a forma de saliva e água,

a dinâmica da pessoa
a lavar os dentes e mais ainda.

Garanto que, se pusermos
diamantes na nossa pasta de dentes,

vamos remover aquela placa indesejada.

E provavelmente remover os dentes, também.

Tem de haver um meio termo
entre desgastar a placa

e não danificar os dentes e as gengivas.

Lavamos os dentes porque comemos.

Comer é outra rotina que temos.

Parece simples.

Mas é outro campo da tribologia
e não é assim tão simples.

Temos a comida, que se vai partir
e desgastar enquanto comemos

e essa comida interage
com os dentes, com a língua,

com a saliva, com a garganta.

Todas estas interações
influenciam o ato de comer.

Penso que todos se lembram de um momento
em que experimentaram algo novo

e ficaram do género:

"Bem, não sabe mal,
mas não gosto nada da textura."

Os tribologistas estão a estudar
a lubrificação, o coeficiente da fricção,

como uma maneira de ligar o que sentimos
na boca e textura, ao que experienciamos.

E se mudarmos a composição
do que comemos e bebemos,

se a quantidade de açúcar
ou de gordura se alterar,

como é que isso altera o que sentimos?

Como é que quantificamos isto?

É isso que os tribologistas
querem resolver.

Enquanto os meus colegas
estavam num canto do laboratório

a analisar a gordura dos iogurtes,

eu estava noutro canto
a estudar comida de cão.

Aquele laboratório
cheirava mesmo bem, digo-vos.

Todos lavamos os dentes regularmente.

Mas quantos de nós é que
lavam os dentes dos seus animais?

É comum que os animais,
em adultos, tenham periodontite,

portanto devíamos lavar-lhes os dentes

e há cada vez mais
donos de animais a fazer isso.

Sei de uma amiga minha
que lava os dentes do seu gato.

Nunca conseguiria fazer isso ao meu.

Os fabricantes de comida de animais
estão a tentar incorporar nos biscoitos

produtos que removam a placa.

Se têm um cão, talvez já tenham reparado
que, se lhe dão um biscoito,

ele desaparece
magicamente numa dentada.

O desafio adicional é:
como remover a placa numa só dentada?

Desenvolvi um teste
para estudar esta questão.

Para isso, tive de reproduzir
a cavidade oral dos cães:

os dentes, a placa, a saliva.

Usei medições de fricção e desgaste

para testar a eficácia desse biscoito
na remoção da placa.

Se estão a pensar na última vez
que não lavaram os dentes do vosso cão,

não têm de quê.

Mas qual é a importância da tribologia?

Vou dar-vos mais um exemplo.

Estejam onde estejam, chegaram
a essa localização de alguma forma,

talvez a pé ou de bicicleta, mas a maior
parte das pessoas aqui, foi de carro.

Pensem em todos os sistemas
tribológicos num carro.

Temos as nossas interações com o carro,
as interações do carro com a estrada

e tudo o que acontece debaixo do capô
e no seu sistema.

Algumas das manutenções de rotina
estão diretamente ligadas à tribologia.

Sabemos os quilómetros recomendados
para os pneus, antes de os substituir.

Vemos regularmente as estrias dos pneus.

Estamos sempre a acompanhar
o desgaste dos pneus.

A tribologia é o estudo
do desgaste e fricção.

E, com os pneus, a fricção pode ser
a diferença entre uma chegada segura

e um acidente de viação.

Isto porque a fricção
entre os pneus e a estrada

influencia a aceleração,
a desaceleração e a distância de paragem.

Enquanto condutores, sabemos
instintivamente a importância da fricção,

porque sabemos que as estradas
molhadas são mais perigosas,

porque estão escorregadias.

Isto porque a água reduz a fricção
entre os pneus e a estrada.

Lembrem-se que a fricção
é a força que se opõe ao movimento,

e a água que reduz essa força faz
com que a movimentação seja mais fácil,

assim, quando as estradas
estão molhadas, são mais escorregadias.

Outra coisa a considerar é que
superar a fricção requer energia,

então, perdemos energia para a fricção.

Assim, os pneus influenciam
a eficiência do combustível.

Sabiam que, de facto, cerca de um terço
do combustível que põem no vosso veículo

será gasto a superar a fricção?

Um terço.

A pesquisa tribológica ajudou-nos
a reduzir a fricção e, portanto,

a aumentar a eficiência do combustível
e a reduzir as emissões.

Holmberg e Erdemir fizeram grandes estudos
a provar o impacto da pesquisa tribológica

na redução do consumo de energia.

E descobriram que, dentro de 20 anos,
teremos a oportunidade de reduzir

o consumo de energia
dos veículos de passageiros, até 60%.

Pensando em todos os carros do mundo,
é muita energia a ser poupada.

É parte dos quase 9% do nosso
consumo de energia atual global

que os autores descobriram que
a tribologia nos pode ajudar a poupar.

É uma grande quantidade de energia.

Então, olhando para os números,
a tribologia consegue feitos incríveis.

Os meus colegas identificaram 20 "quads"
de energia que podemos poupar, só nos EUA.

Por outras palavras:

Um "quad" de energia equivale
a 180 milhões de barris de petróleo

e a tribologia pode ajudar-nos
a poupar 20 vezes isso.

Isto através de novos materiais,
lubrificantes, "designs",

fazendo coisas como tornar turbinas
eólicas mais eficientes e fiáveis.

Isto aconteceu por se juntarem
31 pessoas numa sala,

que veem o mundo através
de uma perspetiva tribológica.

Imaginem as oportunidades
que vão aparecer,

quando formos mais
a ver tribologia em tudo.

Os meus projetos favoritos agora
são as aplicações aeroespaciais.

Adoro reduzir o desgaste e fricção
nestes ambientes desafiadores.

Posso fazer materiais e elementos,

que vão reduzir a fricção
nos componentes móveis e motores,

para terem menos força
a opor-se ao seu movimento.

Menos força para se mover,
significa que requerem menos combustível,

podemos usar um atuador mais pequeno,
que pesará muito menos,

o que poupará combustível.

Também posso fazer elementos
que duram mais tempo, com menos desgaste.

Reduzirá o desperdício de material

e significa que manufaturemos
os elementos com menos frequência.

Poupamos energia na manufatura.

Incentivo-vos a começarem a ver
a tribologia no mundo à vossa volta

e a pensarem em como melhorariam

as interações com as superfícies
com que lidam,

mesmo as pequenas mudanças
podem fazer a diferença.

Tribologia pode ser uma palavra engraçada,

mas tem um impacto enorme no nosso mundo.

Obrigada.

(Aplausos)