Índice
- 1. Un Enfoque Orientado al Usuario para el Rendimiento
- 2. Investigación en Tribología y Microtopografía de Superficie
- 3. Construyendo un Marco de Fricción para Jugadores
- 4. El Desafío de Medir la Fricción con Precisión
- 5. Aplicando la Investigación: Ingeniería de VA-005 y CR-005
- 6. Fricción Cinética Ponderada: Por Qué el Deslizamiento Cambia Bajo Presión
1. Un Enfoque Orientado al Usuario para el Rendimiento
Elegir la alfombrilla adecuada es una decisión personal. El estilo de cada persona, desde la forma de agarrar el mouse hasta la presión de la mano y la velocidad de movimiento, influye en qué tipo de superficie se siente correcta. Las alfombrillas no son talla única, especialmente en niveles altos de juego. Esta comprensión sentó las bases para la última investigación técnica de Wallhack sobre superficies de alfombrillas de vidrio. Nos embarcamos en una misión impulsada por la investigación para entender fundamentalmente por qué diferentes superficies de vidrio ofrecen distintas características de deslizamiento, para poder diseñar nuevas superficies adaptadas a preferencias específicas. El viaje nos llevó a los campos de la tribología y la microtopografía de superficies (esencialmente, la ciencia de la fricción y la textura superficial microscópica). Al aplicar estas ciencias, nuestro objetivo era construir una base de conocimiento a partir de la cual se pudieran diseñar diferentes superficies de vidrio para ofrecer experiencias de deslizamiento específicas, desde velocidad hasta control.
2. Investigación en Tribología y Microtopografía de Superficie
Primero queríamos cuantificar y caracterizar la textura microscale de las superficies de las alfombrillas. Usando escaneo láser de alta resolución e imágenes ópticas, mapeamos el paisaje microscópico de numerosas superficies de vidrio grabadas. A esta escala (medida en micrómetros), la superficie no es plana en absoluto; es un terreno complejo de pequeños picos, valles y patrones, como ilustra la Figura 1.
Esta microtopografía influye directamente en la fricción y la sensación de deslizamiento: diferentes texturas no solo cambian la cantidad de área de contacto real entre las patines del mouse y el vidrio, sino que también alteran los mecanismos tribológicos dominantes en acción, lo que a su vez afecta la fricción.
3. Construyendo un Marco de Fricción para Jugadores
En tribología, la fricción se define como la fuerza resistiva, que se opone al movimiento, que surge cuando dos superficies en contacto se mueven en relación entre sí.
Esta fuerza se puede describir matemáticamente como: Ffricción=μ⋅N
Donde N es la fuerza normal resultante del peso del objeto (en este caso, el peso del mouse y la mano/antebrazo del usuario empujando hacia abajo sobre el mouse) y μ es el coeficiente de fricción. Esta fórmula implica una correlación lineal entre μ y N. Así, a medida que se aplica más fuerza al mouse (a medida que N aumenta), la fuerza de fricción, Ffricción, aumenta linealmente.
Para los usuarios de alfombrillas, el coeficiente de fricción, μ, es la parte más importante de la ecuación, ya que este valor cuantifica la cantidad de resistencia encontrada por una combinación específica de la superficie de la alfombrilla y los patines del mouse. Valores bajos de μ indicarán baja fricción y valores altos resultarán en alta fricción.
Hay dos tipos principales de coeficientes de fricción:
- Coeficiente de Fricción Estática (μS): El umbral de fuerza necesario para hacer que el mouse se mueva desde una parada. Este es típicamente el valor de fricción más alto que encontrarás, define la resistencia sentida al inicio de un movimiento. Un μS más bajo significa un inicio menos resistivo, mientras que un μS más alto proporciona más resistencia al inicio.
- Coeficiente de Fricción Cinética (μK): La fricción durante el movimiento constante del mouse. Este define qué tan resistente se siente el deslizamiento una vez que el mouse está en movimiento. Un μK bajo produce un deslizamiento rápido y sin esfuerzo, mientras que un μK más alto significa que sientes más resistencia mientras el mouse se mueve.
Durante nuestra investigación, también introdujimos una tercera métrica que difiere de los términos tribológicos convencionales:
- Fricción Cinética Ponderada (μK-W): Lo mismo que la fricción cinética pero medida bajo mayor presión del mouse (simulando cuando un jugador presiona más fuerte, por ejemplo, al intentar detener el mouse).
Este trío de coeficientes de fricción brinda una imagen completa del comportamiento de deslizamiento de una alfombrilla: la fricción estática determina la resistencia al arranque, la fricción cinética define la resistencia del movimiento sostenido y la fricción cinética ponderada indica cómo aumenta la fricción cinética a medida que se aplica más presión sobre el mouse.
4. El Desafío de Medir la Fricción con Precisión
No solo la relación entre la microtopografía de una superficie y su perfil de fricción es compleja, sino que también lo es la ciencia de medir la fricción en sí. Muchos factores pueden afectar las mediciones de fricción. Por ejemplo, las variables importantes incluyen:
- Textura de superficie: el acabado o textura de la superficie de vidrio grabada que se está probando.
- Material del patín: el material de los patines del mouse y su estado superficial.
- Velocidad de prueba: la velocidad de deslizamiento durante la prueba.
- Número de patines: el número de patines de mouse utilizados.
- Distribución de patines: el patrón/colocación de los patines en el mouse.
- Desgaste de patines: el estado de desgaste de los patines (nuevos vs. usados vs. gastados).
- Distancia de movimiento: la longitud de la distancia de prueba (cuán lejos se mueve el mouse durante una prueba).
- Geometría del trayecto: el trayecto de movimiento (si se mueve en línea recta o en una trayectoria curva, como círculos).
- Entorno: temperatura y humedad.
- Carga normal: la presión hacia abajo sobre el mouse.
Todos los factores anteriores afectan las mediciones de fricción, por lo que es bastante difícil asegurar que las pruebas de fricción sean consistentes y que las pruebas sean comparables. Nuestro objetivo era controlar todas estas variables excepto por la que se está probando (como la superficie de la alfombrilla o el material del patín). Incluso algo tan simple como la cantidad de uso de un conjunto de patines puede alterar significativamente la fricción, lo suficiente como para arruinar la integridad científica de un experimento.
A pesar de que existen máquinas de prueba de fricción estándar, ninguna cumplía con nuestros requisitos para probar alfombrillas y patines de mouse. Además, la mayoría de los equipos de prueba de fricción está diseñada según estándares ISO o ASTM destinados a probar plásticos y películas, no vidrio. Estos problemas nos llevaron a desarrollar nuestra propia máquina de prueba de fricción y metodología exclusiva de Wallhack. Esto aseguró mediciones de fricción confiables a lo largo del desarrollo de la serie de alfombrillas 005.
5. Aplicando la Investigación: Ingeniería de VA-005 y CR-005
Con esta extensa investigación sobre la ciencia detrás de las superficies de alfombrillas de vidrio grabadas, se pudieron desarrollar superficies específicas. Esto resultó en dos nuevas superficies para la 5ª generación de alfombrillas de vidrio de Wallhack, la VA-005 y la CR-005.
Estas superficies abordan cada una un enfoque completamente diferente hacia la microtopografía de la superficie, con el fin de crear dos perfiles de fricción distintos y experiencias de deslizamiento.
La VA-005 presenta un paisaje microscópico de estructuras en forma de pirámide. Estas estructuras están diseñadas específicamente para reducir la cantidad de fricción entre el vidrio y los patines del mouse. Hay pocos puntos de contacto, y los puntos de contacto no son afilados por naturaleza. Esto limita la fricción de dos maneras. Primero, menos área de contacto real significa menos enlaces moleculares y, por lo tanto, menos fricción adhesiva. En segundo lugar, las puntas de las pirámides de vidrio duro no son muy afiladas, de hecho, el ángulo de las paredes de las pirámides es muy poco pronunciado. Esta micro-geometría 3D limita la fricción causada por la deformación de asperidades, o arado, que es una forma de fuerza de fricción que ocurre cuando dos superficies se deforman físicamente entre sí, o se entrelazan, como una sierra cortando madera, o como la suela de los zapatos intercalando con el suelo. En este caso, simplemente ocurre a una escala mucho más pequeña.
La superficie CR-005, por otro lado, ha sido desarrollada precisamente para el control. Su microtopografía consiste en una densa agrupación de estructuras cóncavas que asemejan pequeños cráteres. Esta microtopografía limita el contacto real del área de superficie, para crear un deslizamiento general suave. Sin embargo, las aristas de cada cráter actúan como asperidades físicas, que aumentan la fricción derivada del arado tribológico. Esto resulta en una alta fricción estática, así como una alta fricción cinética, creando un deslizamiento controlado y estable. Además, estas asperidades microscópicas se impresionan más y más en los patines del mouse a medida que se aplica más presión sobre el mouse, dándole un alto nivel de fricción cinética ponderada (ver la siguiente sección, para una explicación detallada).
6. Fricción Cinética Ponderada: Por Qué el Deslizamiento Cambia Bajo Presión
Como se describió anteriormente, las propiedades fundamentales de la fricción explican que debería haber una correlación lineal entre la cantidad de fuerza hacia abajo que se aplica al mouse y la fricción entre los patines y la superficie de la alfombrilla. Sin embargo, este principio no siempre es cierto en la práctica, porque asume que los mecanismos de fricción permanecen sin cambios incluso a medida que aumenta la presión. Si bien esto puede aplicarse a superficies planas y rígidas como el acero, no siempre es cierto para materiales más suaves como los polímeros de los que suelen estar hechos los patines del mouse.
En el caso de una alfombrilla grabada con estructuras microscópicas finas y patines de mouse de polímero, la forma en que la superficie de polímero suave interactúa con la microtopografía del vidrio cambia fundamentalmente bajo mayor presión. Por lo tanto, la comprensión tradicional de los coeficientes de fricción lineales se distorsiona ligeramente.
Para entender esto, consideremos dos escenarios:
Escenario 1: Usando la superficie CR-005 con patines PTFE bajo una presión aplicada ligera (similar al uso normal). Como se muestra en la Figura 6, cuando se aplica una ligera fuerza normal al mouse, los patines permanecen mayormente en la parte superior de la superficie CR-005, ‘no presionando hacia las asperidades superficiales microscópicas de alta fricción. Aquí, son principalmente las fuerzas de fricción por adhesión molecular las que están actuando, no el arado o el entrelazado entre las asperidades de la superficie.
Escenario 2: Usando la misma superficie CR-005 y patines PTFE bajo una alta presión aplicada (similar a presionar hacia abajo cuando se intenta detener el mouse). Como se muestra en la Figura 6, la dura superficie de vidrio presiona mucho más profundo en los patines de PTFE más suaves. Esto introduce un mecanismo de fricción completamente diferente, ya que el vidrio ahora presiona físicamente en el PTFE suave a escala microscópica. A su vez, la adhesión ya no es la fuerza de fricción dominante, el arado de las micro-asperidades de vidrio en el PTFE suave es ahora la fuerza de fricción más relevante. Esto aumenta el coeficiente de fricción en sí, cuanto más peso se pone sobre el mouse.
La diferencia en cómo se genera la fuerza de fricción en estos dos escenarios significa que el coeficiente de fricción (μ) ya no es constante; la fuerza de fricción ahora se produce por mecanismos fundamentalmente diferentes a medida que aumenta la fuerza normal. En otras palabras, para algunas superficies de vidrio grabadas, tanto los coeficientes de fricción estática como cinética pueden cambiar a medida que se aplica más presión, incluso aunque la teoría de libros de texto nos diga que el coeficiente de fricción debería quedarse igual.
¿Pero qué significa esto para la experiencia de deslizamiento? Esencialmente, las superficies cuyo coeficiente de fricción aumenta a medida que aplicas más y más presión sobre el mouse (es decir, que tienen una mayor fricción cinética ponderada en comparación con la fricción cinética normal), sentirán que obtienen un impulso extra de poder de detención, más allá de lo que esperarías solo con la presión adicional sobre una superficie dura típica.
