A ciência do atrito e seu impacto surpreendente em nossa vida

"Tribologia" é uma palavra engraçada que talvez você nunca tenha ouvido antes, mas que pode mudar a maneira como vemos e interagimos com o mundo físico, diz a engenheira mecânica Jennifer Vail. Mostrando lições da tribologia, o estudo do atrito e do desgaste, Vail descreve as formas surpreendentemente variadas de como isso afeta nossa vida cotidiana e como pode nos ajudar a criar um mundo melhor.

Confesso que é muito divertido
quando as pessoas perguntam o que faço,

porque respondo que literalmente
esfrego coisas umas nas outras.

Sei que soa ridículo

simplesmente 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".

Palavra engraçada da qual provavelmente
nunca ouviram falar, mas, garanto,

descobri-la muda nossa experiência
com o mundo físico.

A tribologia me proporcionou
projetos incríveis.

Trabalhei em materiais que voam
e em comida de cachorro,

combinação que pode indicar
que não fiz muita coisa

ao longo de alguns anos,

até começarmos a ver o mundo
através de uma lente tribológica.

E acho que vão se surpreender

como um pouco de tribologia
pode ser importante

para atenuar alguns problemões.

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

Todos aqui já experimentaram
essas três coisas.

Lembram a última vez que tentaram
arrastar um objeto pesado pelo chão

e sentiram resistência?

Isso seria o atrito.

Atrito é a força que se opõe ao movimento.

Desgaste é a perda
ou transferência de material.

É o que nos faz comprar sapatos novos
quando a sola dos nossos favoritos acaba.

Usam-se lubrificantes
pra reduzir o atrito e desgaste.

Eles afrouxam parafusos enferrujados
agarrados que não sairiam de outro jeito.

Mas a tribologia também se define

como a ciência da interação
entre superfícies em movimento relativo.

Superfícies interagindo
em movimento relativo:

existem muitas no mundo.

Sentados aí agora,
talvez estejam balançando os pés

ou se ajeitando na cadeira,
adivinhem por quê?

É a tribologia acontecendo.

Mesmo o menor movimento na cadeira

envolve duas superfícies se movendo,
uma em relação à outra.

E, para tanto, sua interação tribológica

será diferente daquela
da pessoa ao seu lado.

Isso ocorre porque as roupas que vestimos

mudam o atrito entre nós e o assento.

É mais fácil se mexer na cadeira
usando seda do que lã.

E isso porque o atrito com a seda é menor.

Ao mexer o tornozelo,

vocês escutam um estalo?

Já passaram por isso, né?

Levantamos, nos movemos,
e a articulações estalam.

Esse som ocorre graças à tribologia.

Ele pode vir do fluido que lubrifica
as articulações quando nos movemos.

Basicamente liberamos
bolhas de gás nesse fluido.

Esse som também pode vir do simples
movimento dos tendões uns sobre os outros.

É muito comum no tornozelo,

então meus colegas com pés inquietos aí

de repente podem se interessar
sobre a tribologia dos tendões.

Mas como alguém se torna
tribologista, como eu?

Começa quando criança, claro.

Eu era bailarina.

Cheguei a dançar na ponta dos pés,

ou "en pointe".

Para isso, usamos sapatilhas incríveis,

mas elas podem ser escorregadias no palco.

A última coisa que queremos
ao dançar na ponta dos pés

é escorregar e cair.

Daí, tínhamos caixas de resina.

Pisávamos na resina,
para colocar uma camada na sapatilha.

A resina vem da seiva das árvores

e, na forma de pó,
torna as coisas menos escorregadias.

Bailarinos aprendem bem rápido
a quantidade certa a ser usada,

porque, se não colocarem o suficiente,
provavelmente vão escorregar

devido ao baixo atrito
entre a sapatilha e o palco.

E, no melhor dos casos, você é só
a bailarina desajeitada no palco,

mas o pior cenário é uma lesão.

Ali, eu já estava otimizando
e manipulando o atrito.

Vejam bem, eu estava
destinada a ser tribologista.

(Risos)

Mas todos fomos pequenos tribologistas.

Ao usar giz de cera ou lápis de cor,

sabíamos que, quanto maior
a pressão no papel, mais escura a cor,

e que isso significava ter de apontar
esse lápis mais frequentemente,

por ele estar se desgastando mais rápido.

E que tal aqueles pisos
encerados sedutores e brilhantes

onde tínhamos de deslizar
de qualquer jeito?

Sabíamos que, usando meias,
íamos deslizar muito bem naquele chão.

Mas nem pensar em tentar isso descalços.

Manipuladores mestres do atrito.

Todas as crianças são tribologistas.
E quanto a nós, adultos?

Num dado momento hoje
vocês escovaram os dentes.

Assim espero.

(Risos)

Isso é a tribologia em ação.

A pasta e a escova de dentes
trabalham pra remover ou desgastar

a placa nos nossos dentes.

Aliás, meu pai é dentista.

Nunca pensei que minha carreira
se viraria para os negócios da família.

Mas um dia nos encontramos
falando a mesma língua

quando fui incumbida de desenvolver
um teste pra investigar remoção de placa.

Parecia uma coisa simples,

até começar a analisar como tribologista,

e então se tornou incrivelmente complexo.

Temos materiais duros,
que seriam os dentes;

materiais macios, como as gengivas,
a pasta e a escova de dentes.

Há a lubrificação,
a forma da saliva e da água;

a dinâmica da pessoa
escovando os dentes e muito mais.

Posso garantir que, se colocarmos
diamantes na pasta de dente,

ela vai remover a placa.

Mas provavelmente
vai remover os dentes também.

Portanto, é preciso buscar
um equilíbrio entre desgastar a placa

e não danificar os dentes e as gengivas.

Escovamos os dentes porque comemos.

Comer é outra coisa rotineira
que todos fazemos, e parece bem simples.

Mas é outro campo da tribologia,

e não é tão simples assim.

Temos a comida, que será triturada
e desgastada enquanto comemos,

e ela interage com os dentes, a língua,

a saliva e a garganta.

E todas essas interações vão influenciar
a experiência de comer.

Acho que todos se lembram
de quando experimentaram algo novo

e pensaram assim:

"O sabor, tudo bem,
mas não gosto da textura".

Os tribologistas observam
a lubrificação e o coeficiente de atrito,

para conectar a sensação na boca
e a textura ao que estamos experimentando,

de modo que, se mudarmos
as formulações de alimentos e bebidas,

alterando assim o teor
de açúcar ou gordura,

como isso muda na boca?

Como quantificar isso?

Esse é o tipo de coisa
que os tribologistas tentam resolver.

Enquanto meus colegas
estavam num canto do laboratório

estudando o teor de gordura do iogurte,

eu ficava em outro,
estudando comida de cachorro.

A propósito, o cheiro
no nosso laboratório era ótimo.

Todos escovamos os dentes regularmente.

Mas quantos escovam os dentes
dos animais de estimação?

Animais adultos costumam ter
doença periodontal,

então deveríamos escovar seus dentes;
mais donos de animais estão fazendo isso.

Minha melhor amiga é boa
em escovar os dentes do gato dela.

Mas nem me fale quando é meu gato.

Daí, a indústria de comida
para animais tenta incorporar

removedores de placa nos biscoitos.

Quem tem cachorro

deve ter observado
que, ao dar um biscoito pra ele,

o petisco parece desaparecer
magicamente numa mordida.

Portanto, o desafio aqui é:

como remover a placa
com apenas uma mordida?

Desenvolvi um teste de bancada
para estudar o problema

e, para tanto, tive de imitar
o sistema oral dos cães:

os dentes, a placa, a saliva.

E usei medidas de atrito e desgaste

para estudar a eficácia
desse tratamento na remoção de placas.

Para quem está aí pensando na última vez

que deixou de escovar os dentes
do seu cão, "de nada".

Mas qual é a relevância da tribologia?

Vou dar mais um exemplo.

Não importa onde esteja agora,
você chegou a esse local de alguma forma.

Talvez a pé ou de bicicleta,

mas, para a maioria das pessoas aqui,
provavelmente de carro.

Basta pensar em todos
os sistemas tribológicos de um carro.

Temos interações pessoais com o carro,
interações do carro com a pista,

e tudo que há sob o capô e no motor.

Qualquer manutenção de rotina
está diretamente ligada à tribologia.

Checamos a quilometragem
recomendada para os pneus

antes de substituí-los.

Verificamos regularmente os sulcos deles.

Monitoramos ativamente
o desgaste dos pneus.

A tribologia é o estudo
do desgaste e atrito

e, com pneus, o atrito pode ser
a diferença entre uma viagem segura

e um acidente de carro.

Isso ocorre porque o atrito
entre os pneus e a estrada

vai influenciar a aceleração,
a desaceleração

e a distância para frenagem.

Como motorista, sabemos instintivamente
da importância do atrito,

estamos cientes de que a pista molhada
é mais perigosa, pois fica escorregadia.

Isso ocorre porque a água reduz
o atrito entre os pneus e a estrada.

Lembre-se de que o atrito é a força
que se opõe ao movimento,

portanto, quando a água reduz
essa força, fica mais fácil nos mover,

ficando mais escorregadio
quando as estradas estão molhadas.

Outra coisa a considerar

é que vencer o atrito requer energia.

Então, perdemos energia para o atrito.

Essa é uma forma que os pneus podem
influenciar a eficiência do combustível.

E, de fato, sabiam que cerca
de um terço do combustível

colocado em seu veículo
com motor de combustão interna

será gasto superando o atrito?

Um terço.

A pesquisa em tribologia
nos ajudou a reduzir o atrito

e, portanto, aumentar a eficiência
do combustível e reduzir emissões.

Holmberg e Erdemir realizaram
excelentes estudos mostrando o impacto

da pesquisa tribológica
na redução do consumo de energia.

E eles descobriram que,
num período de 20 anos,

tivemos a oportunidade de reduzir

o consumo de energia
de veículos de passageiros

em até 60%.

Quando pensamos
em todos os carros do mundo,

é muita energia que se pode economizar.

Fala-se em quase 9% do nosso atual
consumo global de energia

o que a tribologia pode nos ajudar
a economizar, segundo esses pesquisadores.

É uma quantidade significativa de energia,
por isso, quando vemos esses números,

a tribologia pode fazer coisas incríveis.

Meus colegas identificaram até 20 quads
de economia de energia, somente nos EUA.

Nesta perspectiva,

um quad de energia equivale mais ou menos
a 180 milhões de barris de petróleo,

e a tribologia pode nos ajudar
a economizar 20 vezes isso.

Isso se dá através de novos
materiais e lubrificantes,

novo design de componentes

e coisas como turbinas eólicas
mais eficientes e confiáveis.

É o resultado de reunir
31 pessoas numa sala

para observar o mundo
através de uma lente tribológica.

Imaginem as oportunidades que se revelarão

quando mais pessoas começarem
a ver a tribologia ao redor.

Meus projetos favoritos agora
são aplicações aeroespaciais.

Adoro reduzir o desgaste e o atrito
nesses ambientes desafiadores.

Posso fazer materiais e peças

que reduzam o atrito em componentes
e motores em movimento,

para que haja menos força
opondo-se ao movimento deles.

Menos força para se mover
significa exigir menos energia,

e usar um atuador menor, menos pesado,

o que economiza combustível.

Também posso ajudar a fazer peças
que duram mais com menor desgaste.

Isso reduz o desperdício de material

e também significa fabricar peças
com menos frequência.

Então estamos economizando
energia na fabricação.

Encorajo todos a começar a ver
tribologia no mundo ao redor

e a pensar como melhorar as superfícies
em interação que experimentamos.

Mesmo as menores melhorias
realmente contam.

"Tribologia" pode ser
uma palavra engraçada,

mas tem um impacto enorme em nosso mundo.

Obrigada.

(Aplausos)