Het hoge gepiep van sneakers op een basketbalveld is meer dan alleen een bijproduct van het spel; het is een complex natuurkundig fenomeen dat eindelijk wordt begrepen door onderzoekers van de Harvard University. Uit een nieuwe studie, gepubliceerd in Nature op 26 februari, blijkt dat het geluid geen willekeurige wrijving is, maar het gevolg is van snelle ‘stick-slip’-bewegingen in de schoenzool.
Het Stick-Slip-mechanisme
Uit snelle videoanalyse blijkt dat wanneer een schoen draait of abrupt stopt, de zool niet soepel glijdt. In plaats daarvan houden delen van het rubber de vloer vast, terwijl andere tijdelijk blijven plakken en vervolgens met snelle uitbarstingen loslaten. Deze uitbarstingen veroorzaken rimpelingen die zich met een verbazingwekkende snelheid langs de zool verplaatsen: ongeveer 4.800 keer per seconde. Elke rimpel heeft invloed op de omringende lucht en veroorzaakt drukveranderingen die zich vertalen in een piepende geluidsgolf.
“De frequentie van het geluid komt overeen met het ritme van die slippulsen”, legt Adel Djellouli uit, een toegepast natuurkundige die bij het onderzoek betrokken is.
Dit betekent dat de toonhoogte van het piepen niet willekeurig is; het houdt rechtstreeks verband met de snelheid waarmee de zool uitglijdt en blijft haken.
De rol van loopvlakontwerp
De onderzoekers ontdekten dat het ontwerp van het loopvlak van de schoen van cruciaal belang is. Een plat rubberen blok dat over een oppervlak glijdt, produceert alleen chaotisch, gedempt geluid. Wanneer er echter ribbels aanwezig zijn, kanaliseren ze deze slippulsen en organiseren ze ze in een regelmatig patroon. Deze organisatie produceert het duidelijke, hoge piepgeluid. Door blokken met en zonder ribbels te testen, bevestigde het team dat het loopvlak de pulsen geleidt, waardoor ze consistent worden.
Implicaties en toekomstige toepassingen
Uit het onderzoek bleek ook dat de dikte en stijfheid van het zoolmateriaal de toonhoogte van het piepen beïnvloeden. Dit opent de mogelijkheid om ‘stille’ sneakers te ontwerpen door de frequentie af te stemmen op een ultrasoon bereik – onhoorbaar voor mensen. Djellouli merkt echter op dat dergelijke schoenen hondengenoten kunnen irriteren die deze frequenties kunnen detecteren.
Als speelse demonstratie gebruikten de onderzoekers zelfs op maat ontworpen rubberen blokken om “The Imperial March” uit Star Wars te spelen, wat bewijst dat de aanwezigheid van Darth Vader veel minder intimiderend zou zijn met piepend schoeisel.
Dit onderzoek benadrukt hoe ogenschijnlijk alledaagse geluiden zoals het piepen van sneakers worden beheerst door fundamentele fysieke principes. De bevindingen zouden kunnen leiden tot nieuwe materialen en ontwerpen voor sportschoenen, maar of atleten baat zullen hebben bij stilte valt nog te bezien.
