Американские ученые построили математическую модель механики жидкости при мытье рук.
Результаты показали, что мельчайшие частицы, такие как вирусы и бактерии, вымываются из микроскопических углублений на поверхности кожи только через 20 секунд интенсивного трения влажных ладней друг о друга. Статья была опубликована в журнале Physics of Fluids американского института физики.
Тщательное мытье рук признано эффективным средством борьбы с распространением болезней и инфекций, однако физика этого процесса до сих пор не была изучена. Исследователи из Hammond Consulting Limited во главе с Полом Хаммондом построили модель, отражающую ключевой механизм мытья рук и оценили масштабы времени, в течение которого такие частицы, как вирусы и бактерии, смываются с рук.
Математическая модель основана на взаимодействии двух волнистых поверхностях, которые движутся друг относительно друга в двух измерениях, в то время как между ними находится тонкая пленка жидкости. Частицы задерживаются на шероховатых поверхностях руки в потенциальных ямках, и чтобы извлечь их оттуда, энергия потока воды должна быть достаточно высокой.
Авторы отмечают, что более сильный поток легче удаляет частицы, а его сила зависит от скорости движения рук.
«По сути, сила потока - это характеристика сил, действующих на частицы, - приводятся в пресс-релизе американского института физики слова Пола Хаммонда. - Оценивая силу потока вы сможете понять, как движутся частицы, и выяснить, удаляются ли они».
Ученый сравнивает мытье рук с процессом стирания пятна грязи с ткани: чем быстрее движение, тем больше вероятность, что грязь вылезет наружу.
«Если вы двигаете руками слишком мягко и медленно относительно друг друга, силы, создаваемые текущей жидкостью, не будут достаточными, чтобы преодолеть силу, удерживающую частицы», - объясняет Хаммонд.
Результаты модели показали, что требуется около 20 секунд энергичного движения, чтобы смыть с рук потенциальные вирусы и бактерии.
Это полностью согласуется с рекомендациями американских центров по контролю и профилактике заболеваний, в которых указано на необходимость мыть руки под краном не менее 20 секунд.
Хаммонд отмечает, что его модель - чисто физическая, она не учитывает химические и биологические процессы, происходящие при использовании мыла. Однако ученый уверен, что выявленные физические механизмы позволят производителям косметики и бытовой химии создать более эффективные экологически чистые моющие средства и антисептики.