Das hohe Quietschen von Turnschuhen auf einem Basketballplatz ist mehr als nur ein Nebenprodukt des Spiels; Es handelt sich um ein komplexes physikalisches Phänomen, das Forscher der Harvard University endlich verstanden haben. Eine neue Studie, die am 26. Februar in Nature veröffentlicht wurde, zeigt, dass das Geräusch keine zufällige Reibung ist, sondern das Ergebnis einer schnellen „Stick-Slip“-Bewegung innerhalb der Schuhsohle.
Der Stick-Slip-Mechanismus
Hochgeschwindigkeits-Videoanalysen zeigen, dass die Sohle eines Schuhs nicht reibungslos gleitet, wenn er sich dreht oder abrupt stoppt. Stattdessen haften Teile des Gummis am Boden, während andere kurzzeitig haften bleiben und sich dann in schnellen Stößen lösen. Diese Ausbrüche erzeugen Wellen, die sich mit erstaunlicher Geschwindigkeit entlang der Sohle bewegen – etwa 4.800 Mal pro Sekunde. Jede Welle wirkt sich auf die umgebende Luft aus und verursacht Druckänderungen, die sich in einer quietschenden Schallwelle niederschlagen.
„Die Frequenz des Tons passt zum Rhythmus dieser Schlupfimpulse“, erklärt Adel Djellouli, ein an der Studie beteiligter angewandter Physiker.
Das bedeutet, dass die Tonhöhe des Quietschens nicht willkürlich ist; Es hängt direkt mit der Geschwindigkeit zusammen, mit der die Sohle rutscht und sich verfängt.
Die Rolle des Profildesigns
Die Forscher fanden heraus, dass das Design des Schuhprofils entscheidend ist. Ein flacher Gummiblock, der über eine Oberfläche gleitet, erzeugt nur chaotische, gedämpfte Geräusche. Wenn jedoch Grate vorhanden sind, kanalisieren sie diese Gleitimpulse und organisieren sie in einem regelmäßigen Muster. Diese Organisation ist es, die das deutliche, hohe Quietschen erzeugt. Durch Tests von Blöcken mit und ohne Rippen bestätigte das Team, dass die Lauffläche die Impulse leitet und sie gleichmäßig macht.
Implikationen und zukünftige Anwendungen
Die Studie ergab auch, dass die Dicke und Steifigkeit des Sohlenmaterials die Tonhöhe des Quietschens beeinflussen. Dies eröffnet die Möglichkeit, „geräuschlose“ Turnschuhe zu entwickeln, indem die Frequenz auf einen für Menschen unhörbaren Ultraschallbereich eingestellt wird. Djellouli merkt jedoch an, dass solche Schuhe Hundebegleiter stören könnten, die diese Frequenzen wahrnehmen können.
Als spielerische Demonstration verwendeten die Forscher sogar speziell angefertigte Gummiblöcke, um „The Imperial March“ aus Star Wars zu spielen und bewiesen damit, dass Darth Vaders Anwesenheit mit quietschendem Schuhwerk weitaus weniger einschüchternd wirken würde.
Diese Forschung verdeutlicht, dass scheinbar banale Geräusche wie das Quietschen von Turnschuhen durch grundlegende physikalische Prinzipien bestimmt werden. Die Ergebnisse könnten zu neuen Materialien und Designs für Sportschuhe führen. Ob Sportler jedoch von der Stille profitieren, bleibt abzuwarten.
