Wysoki pisk tenisówek na boisku do koszykówki to nie tylko efekt uboczny gry, ale złożone zjawisko fizyczne, które w końcu zostało zbadane przez naukowców z Uniwersytetu Harvarda. Nowe badanie opublikowane 26 lutego w czasopiśmie Nature pokazuje, że dźwięk nie pochodzi z przypadkowego tarcia, ale z szybkiego ruchu drgającego wewnątrz podeszwy buta.
Mechanizm drążkowo-przesuwny
Analiza nagrań wideo wykonanych przy dużej prędkości pokazuje, że gdy but się obraca lub gwałtownie zatrzymuje, podeszwa nie ślizga się płynnie. Zamiast tego niektóre kawałki gumy chwytają podłogę, inne przyklejają się na chwilę, a następnie szybko odpadają. Impulsy te tworzą fale, które przemieszczają się po podeszwie z zadziwiającą szybkością około 4800 razy na sekundę. Każda fala uderza w otaczające powietrze, powodując zmiany ciśnienia, które przekładają się na skrzypiącą falę dźwiękową.
„Częstotliwość dźwięku odpowiada rytmowi impulsów poślizgowych” – wyjaśnia Adel Gelouli, fizyk stosowany biorący udział w badaniu.
Oznacza to, że wysokość pisku nie jest przypadkowa; jest to bezpośrednio powiązane z prędkością, z jaką podeszwa się ślizga i chwyta.
Rola wzoru bieżnika
Naukowcy odkryli, że konstrukcja bieżnika buta ma kluczowe znaczenie. Płaski gumowy klocek ślizgający się po powierzchni wydaje jedynie chaotyczny, stłumiony dźwięk. Jednakże, gdy występują grzbiety, kierują one impulsami przesuwania, organizując je w regularny wzór. Organizacja ta tworzy charakterystyczne, przeszywające skrzypienie. Testując bloki z krawędziami i bez, zespół potwierdził, że bieżnik kieruje impulsy, zapewniając ich spójność.
Implikacje i przyszłe zastosowania
Badanie wykazało również, że grubość i sztywność materiału podeszwy wpływa na wysokość pisku. Otwiera to możliwość opracowania „cichych” sneakersów poprzez dostrojenie częstotliwości do zakresu ultradźwiękowego, niesłyszalnego dla człowieka. Jednakże Geluli zauważa, że takie buty mogą drażnić czworonożnych towarzyszy, którzy mogą wykryć te częstotliwości.
W ramach zabawnej demonstracji badacze wykorzystali nawet wykonane na zamówienie gumowe klocki do odegrania „Marszu Imperialnego” z Gwiezdnych Wojen, udowadniając, że obecność Dartha Vadera będzie znacznie mniej onieśmielająca dzięki skrzypiącym butom.
Badanie to podkreśla, że nawet pozornie przyziemne dźwięki, takie jak skrzypienie tenisówek, podlegają podstawowym zasadom fizycznym. Odkrycia mogą zaowocować nowymi materiałami i projektami obuwia sportowego, chociaż nie jest jasne, czy sportowcy odnieśliby korzyści z ciszy.
