Mecánica de contacto de la yema del dedo humano bajo cargas de compresión

El coeficiente de fricción de la mayoría de los objetos sólidos es independiente de la fuerza normal aplicada debido a la rugosidad de la superficie. Este comportamiento se observa en una yema digital, excepto en tiempos de contacto largos (mayores de 10 s) contra superficies impermeables y lisas como el vidrio, cuando el coeficiente aumenta con la disminución de la fuerza normal en aproximadamente un factor de cinco para el rango de carga investigado aquí. Esto es claramente una ventaja para algunas tareas de manipulación de precisión y agarre. Tal dependencia de la fuerza normal es característica de cuerpos elásticos curvados y lisos. Se ha argumentado que la oclusión de humedad en forma de sudor plastifica las características topográficas de la superficie y su mayor conformidad permite aplanarse bajo una fuerza normal aplicada, de modo que las superficies de las crestas de las huellas dactilares son efectivamente lisas. Si bien la dependencia de la fuerza normal de la fricción es consistente con la teoría de contactos de fricción elástica, el comportamiento de deformación gruesa no lo es y, para los valores comúnmente reportados del módulo de Young del estrato córneo, la deformación de las crestas debería ser negligible en comparación con la deformación gruesa de la yema del dedo, incluso cuando está completamente ocluida. Este artículo describe el desarrollo de un modelo de mecánica de contacto que resuelve estas inconsistencias y que se valida contra datos experimentales.