Teóricamente, ¿qué tan rápido tienes que correr para que tus zapatos se incendien?

La pregunta tiene dos partes, realmente:

  1. ¿A qué temperatura se encenderían las zapatillas?
  2. ¿Cuánto aumenta la temperatura en la superficie de una zapatilla para correr cuando estás corriendo?

Podemos encontrar la temperatura de ignición de varios materiales aquí. (Las temperaturas están en grados Celsius; multiplique por 1.8 y agregue 32 para obtener el Fahrenheit correspondiente si es estadounidense, o simplemente use este enlace). La mayoría de las zapatillas para correr tienen algún tipo de plástico en sus suelas; Para este ejercicio, creo que el Puma Ignite es especialmente apropiado y tienen una suela de poliuretano que se enciende a 416 grados.

Ahora, la principal fuente de calor cuando estás corriendo no es la fricción con el suelo. Es una fricción interna en el zapato a medida que el poliuretano se deforma. Encontrar algo sensato para eso me llevó algo de tiempo, pero en este artículo tienen un diagrama (Fig. 7B en la página 5) que me permitió descubrir que necesitarás dar unos 72,000 pasos por segundo. (He utilizado muchas aproximaciones y estimaciones; el diagrama me dijo que si aumenta la frecuencia de deformación en 1 Hz, la acumulación de calor es de aproximadamente 1 J por decímetro cúbico; la capacidad de calor de PU es de 1.800 J / kgC; necesito aumentar la temperatura en unos 400 grados y con la precisión que estoy aquí, me imagino que un volumen de 1 decímetro cúbico y un peso de 100 g es lo suficientemente bueno, ya que el resultado final será completamente tonto de todos modos).

Entonces, suponiendo una longitud de paso de 1 m, 72 km (45 millas) por segundo. Eso es un poco más del doble de rápido que un meteorito promedio.

la mejor respuesta sería cuando el trabajo realizado por fricción cinética calienta el zapato hasta el punto en que el material alcanza la temperatura de ignición. un diagrama de cuerpo libre, con experiencia para recopilar métricas sobre la temperatura del zapato a lo largo del tiempo, debería generar un modelo.

Trabajo realizado por fricción cinética = zapata de masa * calor específico * cambio de temperatura