Od tarcia do endoprotez. Wykład inauguracyjny na Uniwersytecie Trzeciego Wieku Politechniki Krakowskiej
14 października 2026 odbyła się inauguracja roku akademickiego 2026/27 na Uniwersytecie Trzeciego Wieku Politechniki Krakowskiej. Licznie zgromadzonych w „Kotłowni” studentów przywitała koordynatorka Uniwersytetu Trzeciego Wieku Małgorzata Rakoczy. Po tym, jak wybrzmiał hymn „Gaudeamus igitur” w wykonaniu chóru Cantata Politechniki Krakowskiej, uczestnicy wysłuchali wykładu „Niewidzialna nauka, która zmienia świat – tribologia w służbie człowieka, zdrowia, techniki i rozwoju cywilizacji”, który wygłosiła dr hab. inż. Magdalena Niemczewska-Wójcik, prof. PK, Prorektor ds. Nauki.
Dlaczego człowiek może chodzić, samochód hamować, a gekon utrzymać się na pionowej ścianie? Dlaczego zużywają się podeszwy butów, opony i klocki hamulcowe? Od takich pytań prof. Magdalena Niemczewska-Wójcik rozpoczęła wykład o tribologii – nauce zajmującej się tarciem, smarowaniem i zużyciem powierzchni, które pozostają ze sobą w kontakcie. Badaczka wyjaśniła, że sama nazwa pochodzi z greki: „tribo” oznacza „trzeć”, a „logos” – „naukę”. Tribologia jest więc dosłownie nauką o tarciu.
Na co dzień tarcie pozwala chodzić, pisać czy utrzymać przedmiot w dłoni. Znaczenie ma jednak nie tylko samo zetknięcie dwóch powierzchni, ale również materiał, z którego są wykonane oraz uksztaltowanie powierzchni. Dlatego gładka podeszwa na lodzie zachowuje się inaczej niż but z odpowiednim bieżnikiem, a mokra, połyskująca podłoga może stać się niebezpieczna dla użytkownika. Podczas wykładu słuchacze poznali istotę tarcia oraz to, że jego obecność jest potrzebna, ale jego nadmiar oznacza większe opory ruchu i zużycie energii.
„Tam, gdzie jest styk powierzchni, tam jest tarcie. A jeśli występuje tarcie, to jego konsekwencją jest zużycie. Pokonywanie oporów tarcia wiąże się z dostarczaniem energii. Jeżeli są duże opory tarcia, musimy użyć więcej energii, żeby pokonać opory tarcia, aby nastąpił ruch. Wszystko to przekłada się na koszty” – mówiła prof. Magdalena Niemczewska-Wójcik.
W samochodzie takich miejsc styku jest wiele: w silniku, przekładniach, łożyskach, układzie hamulcowym czy oponach toczących się po podłożu. Profesor zwróciła uwagę na olej silnikowy, który z czasem traci swoje właściwości. Przywołała badania swoich współpracowników, w których zastosowanie oleju po terminie przydatności prowadziło do większego zużycia elementów. Z kolei skutkiem tarcia w kontakcie opony z nawierzchnią jest zarówno zużycie bieżnika, jak i wydzielanie ciepła powodujące wzrost temperatury opony.
Inny aspekt tarcia pokazało doświadczenie z dwiema książkami, których kartki dwóch grubych książek przełożono jedna przez drugą. Dwóch studentów UTW zostało poproszonych o próbę rozdzielenia książek, nie udało się. Przy pojedynczych kartkach byłoby to łatwe, ale duża liczba powierzchni styku znacząco zwiększyła siłę tarcia.
Najwięcej uwagi podczas wykładu poświęcono zastosowaniom tribologii w medycynie. Profesor pokazała, że również organizm człowieka jest układem, w którym zachodzą zjawiska opisywane przez tribologię – tarcie, smarowanie oraz zużycie. Szczególnym przykładem są stawy biodrowy i kolanowy. Naturalny staw został przedstawiony jako wyjątkowo sprawne „łożysko”: kość pokrywa chrząstka o gąbczastej strukturze, która pod wpływem nacisku uwalnia maź stawową. Mechanizm ten został zobrazowany za pomocą nasączonej wodą gąbki – po jej ściśnięciu, przez jedną z osób z sali, płyn wyciekał na powierzchnię.
Znacznie trudniej odtworzyć taki układ w endoprotezie. W sztucznym stawie nie ma gąbczastej chrząstki zapewniającej smarowanie elementów pary trącej. Uczestnicy mogli obejrzeć usuniętą endoprotezę stawu biodrowego – z trzpieniem, główką i panewką – i zobaczyć, jak wygląda element, który po operacji znajduje się wewnątrz organizmu.
Do własnych badań prof. Niemczewska-Wójcik odwołała się przy omawianiu właściwości powierzchni endoprotez. Analizowała, jak poprzez dobór materiałów i odpowiednie kształtowanie powierzchni zmniejszyć współczynnik tarcia. Wyniki pokazywały, że intuicyjna zasada „im gładsza powierzchnia, tym lepiej” nie działa.
– „Jak są dwie gładkie powierzchnie, to może to spowodować wzrost sił adhezji, które powodują wręcz sczepianie elementów. Żeby je względem siebie ruszyć, trzeba włożyć sporo energii. (…) Jak jest coś bardzo gładkie, jest źle. Jak jest coś chropowate, też jest źle. Wszystko zależy od tego, jakiego układu elementów dotyczą analizowane powierzchnie, w jakim styku i w jakich warunkach współpracują. Dlatego nie da się jednoznacznie powiedzieć, że gładkie powierzchnie zapewniają niski współczynnik tarcia” – wyjaśniała.
Na zakończenie profesor wróciła do pytania, czy wobec przedstawionych podczas wykładu przykładów świat bez tarcia byłby lepszy. Bez tarcia nie moglibyśmy chodzić, chwytać przedmiotów ani zatrzymywać samochodu. Śruby, gwoździe i wiele połączeń konstrukcyjnych nie pełniłyby swojej roli. Tarcie powoduje zużycie i straty energii, ale jednocześnie zapewnia przyczepność, możliwość ruchu i stabilność.
Uniwersytet Trzeciego Wieku działa na Politechnice Krakowskiej w ramach Centrum Pedagogiki i Psychologii. Zajęcia dla seniorów na naszej uczelni są organizowane już od marca 2010 roku. Uniwersytet Trzeciego Wieku wpisuje się w realizację trzeciej misji uczelni, popularyzacji wiedzy i dzielenia się dorobkiem akademickim z osobami spoza środowiska akademickiego. Obecnie pond 260 seniorów korzysta z zajęć i wykładów organizowanych na Politechnice Krakowskiej.
„Tak duże zainteresowanie ze strony seniorów bardzo nas cieszy. Stale rozwijamy naszą ofertę, która z roku na rok jest coraz bogatsza. Serdecznie zapraszamy do udziału w zajęciach Uniwersytetu Trzeciego Wieku Politechniki Krakowskiej” – podkreśla Małgorzata Rakoczy.
