La physique montre pourquoi vous devriez vous laver les mains pendant 20 secondes

La physique montre pourquoi vous devriez vous laver les mains pendant 20 secondes
Simulation de lavage des mains

Un cas de mouvement d’une particule. Il commence comme le point rouge, reposant sur la surface de la main (ligne ondulée noire). Il suit le chemin bleu, s’échappant de la main puis se déplaçant librement à travers le liquide lave-mains. Crédit : Paul Hammond

Le modèle de lavage des mains utilise la mécanique des fluides pour suivre les particules nocives.

Bien que le lavage des mains se soit avéré efficace pour lutter contre la propagation des maladies et des infections, la physique sous-jacente a rarement été étudiée. Mais dans Physics of Fluids, par AIP Publishing, les chercheurs de Hammond Consulting Limited décrivent un modèle simple qui capture les mécanismes clés du lavage des mains.

En simulant le lavage des mains, ils ont estimé les échelles de temps sur lesquelles les particules, comme les virus et les bactéries, ont été retirées des mains.

Le modèle mathématique agit en deux dimensions, avec une surface ondulée passant devant une autre surface ondulée, et un mince film de liquide entre les deux. Les surfaces ondulées représentent les mains car elles sont rugueuses à de petites échelles spatiales.

Les particules sont piégées sur les surfaces rugueuses de la main dans des puits de potentiel. En d’autres termes, ils sont au fond d’une vallée, et pour qu’ils s’échappent, l’énergie du flux d’eau doit être suffisamment élevée pour les faire monter et sortir de la vallée.

La force du liquide qui coule dépend de la vitesse des mains en mouvement. Un débit plus fort élimine les particules plus facilement.

« Fondamentalement, le flux vous renseigne sur les forces exercées sur les particules », a déclaré l’auteur Paul Hammond. « Ensuite, vous pouvez déterminer comment les particules se déplacent et déterminer si elles sont éliminées. »

Il compare le processus à frotter une tache sur une chemise : plus le mouvement est rapide, plus elle a de chances de sortir.

« Si vous déplacez vos mains trop doucement, trop lentement, les unes par rapport aux autres, les forces créées par le fluide qui s’écoule ne sont pas assez grandes pour vaincre la force qui maintient la particule vers le bas », a déclaré Hammond.

Même lorsque les particules sont éliminées, ce processus n’est pas rapide. Les directives typiques de lavage des mains, comme celles des Centers for Disease Control and Prevention, suggèrent au moins 20 secondes sous le robinet.

Les résultats du modèle de Hammond concordent. Il faut environ 20 secondes de mouvement vigoureux pour déloger les virus et bactéries potentiels.

Le modèle ne tient pas compte des processus chimiques ou biologiques qui se produisent lors de l’utilisation du savon. Cependant, connaître les mécanismes qui éliminent physiquement les particules des mains peut fournir des indices pour formuler des savons plus efficaces et respectueux de l’environnement.

“Aujourd’hui, nous devons être un peu plus attentifs à ce qui arrive aux produits chimiques de lavage lorsqu’ils descendent dans le trou de vidange et pénètrent dans l’environnement”, a déclaré Hammond.

Hammond a déclaré que ce n’est pas toute l’histoire du lavage des mains, mais cela répond à des questions importantes et jette les bases de futures recherches.

Référence : « Nous laverons-nous jamais les mains de la théorie de la lubrification ? » par Paul S. Hammond, 17 août 2021, Physique des fluides.
DOI : 10.1063/5.0060307

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