Пронизливий скрип кросівок на баскетбольному майданчику – це не просто побічний ефект гри, а складний фізичний феномен, який, нарешті, був вивчений дослідниками Гарвардського університету. Нове дослідження, опубліковане в журналі Nature 26 лютого, показує, що звук виникає не через випадкове тертя, а через швидкий рух типу «прилипання-ковзання» всередині підошви взуття.
Механізм прилипання-ковзання
Аналіз відеозйомки з високою швидкістю показує, що коли взуття повертається або різко зупиняється, її підошва не ковзає плавно. Натомість деякі частини гуми зчіплюються зі підлогою, тоді як інші на мить прилипають, а потім швидко відриваються. Ці імпульси створюють хвилі, які поширюються по підошві з разючою швидкістю – приблизно 4800 разів на секунду. Кожна хвиля впливає на навколишнє повітря, викликаючи зміни тиску, які перетворюються на скрипучу звукову хвилю.
«Частота звуку відповідає ритму цих імпульсів ковзання», – пояснює Адель Джелулі, прикладний фізик, який брав участь у дослідженні.
Це означає, що висота скрипу невипадкова; вона безпосередньо пов’язана зі швидкістю, з якою підошва ковзає та чіпляється.
Роль малюнка протектора
Дослідники виявили, що дизайн протектора взуття має вирішальне значення. Плоский гумовий блок, що ковзає поверхнею, робить тільки хаотичний, приглушений шум. Однак, коли є гребені, вони направляють ці імпульси ковзання, організуючи їх у регулярний візерунок. Ця організація створює характерний, пронизливий скрип. Протестувавши блоки з гребенями та без них, команда підтвердила, що протектор спрямовує імпульси, роблячи їх послідовними.
Наслідки та майбутні застосування
Дослідження також показало, що товщина та жорсткість матеріалу підошви впливають на висоту скрипу. Це відкриває можливість розробки «безшумних» кросівок, налаштовуючи частоту в ультразвуковий діапазон, нечутний для людини. Однак Джелулі зазначає, що таке взуття може дратувати чотирилапих компаньйонів, які можуть виявляти ці частоти.
Як жартівливу демонстрацію дослідники навіть використовували виготовлені на замовлення гумові блоки, щоб зіграти «Похід імперців» із “Зоряних воєн”, довівши, що присутність Дарта Вейдера була б набагато менш жахливою з скрипучим взуттям.
Це дослідження підкреслює, що навіть звичні звуки, такі як скрип кросівок, підкоряються фундаментальним фізичним принципам. Отримані результати можуть призвести до нових матеріалів та конструкцій спортивного взуття, хоча залишається незрозумілим, чи виграють спортсмени від тиші.
