Cabello humano. ¿Lo cuidas?: Estudio de su resistencia, elasticidad y rotura cuando está sometido a diferentes pruebas físicas y químicas

Autores:

Ivan Nadal Latorre y Cristina Moliner Hidalgo


En todos los casos, los datos obtenidos se trataron estadísticamente con la hoja de cálculo Excel.


 


Para el estudio sociológico y recogida de muestras de cabello


Se pidieron datos sobre su cabello, tipo y características, además de otros de la atención que hacen de él. Las muestras se recortaron en un tamaño de 10-15 cm. Se pusieron en bolsas pequeñas de cierre hermético y se identificaron con el nombre de la persona en cuestión.


Para la determinación del diámetro del cabello y la observación de su rotura


Se tomó una muestra y se visualizó en un microscopio a 400 aumentos. Éste estaba conectado a una cámara donde la imagen se trató con el programa Motic Images plus 2.0 para determinar su diámetro.


Se hicieron toda una serie de fotografías cada vez que el pelo se rompía. Se apuntaron las medidas de los fragmentos obtenidos para analizar el punto de rotura.


Para el cálculo de la resistencia y elasticidad / pruebas químicas


Las muestras se fijaron en dos pies metálicos. Este procedimiento se hizo dos veces, una con las muestras control (sin tratamiento), y una segunda vez, utilizando cabellos que se sometieron a cuatro pruebas químicas diferentes.


El cabello se fijó con cola de impacto con un clip. Detrás se puso un papel milimetrado y se hizo una fotografía para cada peso que se añadía. ¿Cómo se calculó K? Pues utilizando la ley de Hooke (F = K •  dX). El valor de “K” se calcula a partir del peso máximo (F, para F = P = m • g) que el cabello puede soportar y el desplazamiento vertical (dX) que tuvo. En algunos casos esto no fue posible, pero como se tenía Dt, De y Dd, se utilizó el Teorema de la Altura para calcular dX.


Posteriormente, se situaron nuevas muestras de cabello en placas de Petri en contacto con productos químicos (solución de HCl al 10%, tinte, agua oxigenada (H2O2), champú acondicionador y sobre alcohol de 96º) durante 15 minutos.


En ambos casos, se estudió su resistencia y se calculó la constante de elasticidad, K, así como los puntos de rotura (mitad derecha o mitad izquierda).


Para el estudio del comportamiento elástico o plástico del cabello


Se han recogido aquellas muestras que han presentado una serie de 7 o más pesos soportados. Se consideró la hipótesis: si las secuencias de estiramientos siguen la Ley de Hooke, el comportamiento del cabello se consideraría plástico.


Se analizó cada peso y estiramiento vertical de manera secuencial. Se elaboró un gráfico de correlación entre las dos variables y se observó si el cabello presenta un comportamiento plástico o elástico, o una combinación.


Para el estudio de la desnaturalización y renaturalización del cabello

En este caso, se hizo un estudio de observación, mirando qué pasa cuando el cabello se pone en contacto con altas temperaturas. Se hizo un alisado y un rizado de pelo con una plancha y se anotaron los resultados obtenidos

¿Qué se pretende demostrar?


Este experimento abarca tres grandes áreas de la ciencia:


 


     Proteínas (Bioquímica): la a-queratina es una proteína fibrilar. El tipo de cabello (liso o rizado) depende de la disposición de los enlaces disulfuro. Esta forma alfa puede alterarse si se aplica calor y humedad, variando su longitud.


     Ley de Hooke (Física): el cabello se estira por acción de un peso, calculándose el desplazamiento que se genera y, finalmente, la constante de elasticidad. Para determinar el carácter elástico o plástico del cabello.

Teorema de la Altura (Matemáticas): es el modelo utilizado para calcular el desplazamiento vertical en caso de no poderse hacer por la Ley de Hooke.

Dirigido a:


Secundaria / Bachillerato

Materiales necesarios:


Para el estudio sociológico y recogida de muestras de cabello


 


     Hoja de campo previamente diseñado con las preguntas.


     Bolsa de plástico pequeña de cierre hermético para las muestras de cabello.


     Tijeras y rotulador permanente.


     Software de tratamiento de datos (hoja de cálculo).


Para la determinación del diámetro del cabello y la observación de su rotura


     Muestras de cabello cortadas.


     Microscopio binocular con cámara fotográfica y software de visualización y medida Motic Images Plus 2.0.


Para el cálculo de la resistencia y elasticidad


     Muestras de cabello cortadas.


     2 pies de hierro con pinzas para sujetar la muestra de cabello.


     Diferentes pesos para la resistencia: 10 g, 20 g y 50 g (con sus combinaciones).


     Papel milimetrado para el fondo de la práctica medida del desplazamiento vertical.


     Webcam para fotografiar cada proceso de cálculo de la resistencia / elasticidad.


     Trípode para el apoyo de la cámara. Cinta métrica y regla.


     Software informático para los diferentes cálculos que se hagan.


Para la realización de las diferentes pruebas químicas




     Tinte para cabello.


     Placas de Petri.


     Pinzas para coger el cabello.


     Ácido clorhídrico.


     Agua oxigenada.


     Alcohol de 96 º.


     Champú acondicionador.


     Cuentagotas.




Para el estudio de la desnaturalización y renaturalización del cabello


     Personas voluntarias.


     Plancha de pelo para alisar y rizar el cabello.


     Cámara fotográfica.

Riesgos:


Posibles riesgos a tener en cuenta:


 


a)    Tratamiento con productos corrosivos / tòxicos, como el HCl. Como se trabaja en pequeñas cantidades, se puede diluir previamente (se utilizan concentraciones del 10%) y trabajar con cuentagotas.

Utilización de pinzas alisadoras o rizadoras. Tener en cuenta el calor de la pinza a la hora de cogerla

Enlaces:


Publicaciones escritas:


 


     Asunción, M. (1985) Nuevo atlas de Citología e Histología Animal. Tejido epitelial, pp. 68-73. Ed. Ariel. Barcelona. ISBN: 84-344-0232-7.


     Naik, A., Vives, J. y Cot, J. (1985). Estudio comparativo de la peinabilidad del cabello humano empleando distintos acondicionadores. BOL. INTEXTER, 1985, N º. 8.


     VV.AA. (1998)  Diccionarios Oxford-Complutense. Biología. Proteína, pp. 527-528. Editorial Complutense, Madrid. ISBN: 84-89784-54-X.


     VV.AA. (1998)  Diccionarios Oxford-Complutense. Biología. Queratina, p. 538. Editorial Complutense, Madrid. ISBN: 84-89784-54-X.


     VV.AA. (1998)  Diccionarios Oxford-Complutense. Matemáticas. Ley de Hooke, p. 538. Editorial Complutense, Madrid. ISBN: 84-89784-56-6.


     VV.AA. (2000)  Diccionarios Oxford-Complutense. Ciencias. Desnaturalización, p. 305. Editorial Complutense, Madrid. ISBN: 84-89784-80-09.


     VV. AA. (2010) La Ley de Hooke. Positrón 4 – FÍSICA Y QUÍMICA, p. 35. Editorial Vicens Vives, Barcelona. ISBN: 84-316-1132-4.


Publicaciones electrónicas:


     Facultad de Ciencias Médicas – UNCuyo (Argentina). Pelo, histología y biología. Documento electrónico disponible en: http://www.fcm.uncu.edu.ar/medicina/posgrado/dermatologia/teoricos/Histologia_y_biologia.pdf


Páginas web:


     El cuidado del cabello:                                                              http://www.quiminet.com/articulos/el-cuidado-del-cabello-4574.htm


     Cabello.net, ¿de qué esta hecho el cabello humano?: http://www.cuidadodelcabello.net/el-cabello/de-que-esta-hecho-el-cabello-humano/


     El pelo – Funciones del pelo en el ser humano:                   http://es.wikipedia.org/wiki/Pelo


     El pelo – Tipos del pelo, en función de su emulsión epicutánea: http://es.wikipedia.org/wiki/Pelo


     La piel, el cabello y las uñas: http://kidshealth.org/teen/en_espanol/cuerpo/skin_hair_nails_esp.html


     Queratina – La queratina del pelo:                                                                         http://es.wikipedia.org/wiki/Queratina


     El pelo de los animales:                                                               http://www.botanical-online.com/animales/pelomamiferos.htm


     Anatomía del folículo piloso: http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/esp_imagepages/9703.htm


     Anatomía del cabello:               http://es.wikipedia.org/wiki/Pelo#Anatom.C3.ADa_del_pelo


     Queratina – tipos y composición: http://es.wikipedia.org/wiki/Queratina#Tipos_y_composici.C3.B3n


     Cualidades del cabello:               http://es.wikipedia.org/wiki/Pelos#Cualidades_del_cabello


     Teoremas de triángulos rectángulos: http://ficus.pntic.mec.es/dbab0005/triangulos/Geometria/tema4/Teoremas1.html#altura


     Aula virtual de biología. Proteínas – Cabello liso / cabello rizado: http://www.um.es/molecula/sbqpr08.htm

Investigación del pelo: http://cienciaforense.com/Pages/EvidenciaFisica/InvestigacionPelo.htm

Para saber más:


Se puede consultar el trabajo completo en la página web del proyecto (en castellano, catalán e inglés):


 

Cabello humano, ¿lo cuidas?: http://sites.google.com/site/tinvestigacioncabello/home

Observaciones:


·      Los cabellos utilizados han sido básicamente femeninos por tener más facilidad de conseguir las medidas propuestas. Se cortaron y se cogió la muestra central, ni próxima al bulbo, ni del final del mismo


 


·      La Ley de Hooke se aplicó horizontalmente para que el cabello tuviera dos puntos de soporte y mayor aguante en la realización del experimento. También se podría fijar por uno de los extremos, estirando el cabello verticalmente.


·      La rotura del cabello, al ser aleatoria, hizo que los fragmentos obtenidos fueran irregulares. En este caso, si no se podia medir el desplazamiento directamente sobre el papel milimetrado, se calculó a partir del modelo de triángulo invertido y se utilizó el Teorema de la Altura para obtener un valor lo más aproximado posible.


·      Si el cabello se rompía rápidamente, en menos de 7 secuencias de pesos, no se utilizaba para la determinación de su elasticidad / plasticidad, ya que no había suficientes puntos de referencia para la gráfica P(N) / desplazamiento vertical (cm)