Характерный скрип баскетбольных кроссовок на площадке, который является такой же неотъемлемой частью игры, как и шорох сетки, наконец-то был научно объяснен исследователями из Гарвардского университета. Повсеместный шум, который привлек внимание ученого-материаловеда Аделя Джеллули во время игры «Бостон Селтикс», побудил к расследованию его происхождения.
«Этот скрипящий звук присутствует повсюду, когда игроки скользят по полу», — сказал Джеллули. «Оно всегда здесь, не так ли?» Постоянное растяжение резиновой подошвы по твердой древесине, когда игроки поворачиваются и меняют защитников, стало предметом нового исследования, опубликованного в журнале. Природа.
Вернувшись из игры, движимый любопытством, Джеллули вместе с коллегами воссоздал это явление в лаборатории. Они неоднократно водили кроссовками по гладкой стеклянной пластине, записывали возникающие крики на микрофон и снимали взаимодействие на высокоскоростную камеру, чтобы запечатлеть мельчайшие детали.
Их результаты показали, что скрип возникает, когда небольшие части подошвы обуви быстро меняют форму, на мгновение теряя и восстанавливая контакт с полом тысячи раз в секунду. Это быстрое колебание происходит на частоте, которая точно соответствует высоте слышимого крика. «Этот скрип — это, по сути, движение вашей обуви или образование складок, которые очень быстро расширяются. Они повторяются с более высокой частотой, и именно поэтому вы слышите этот скрипящий звук», — объяснил Джеллули.
Исследование также подчеркнуло важную роль рисунка хвата. Когда исследователи протестировали плоские, безликие резиновые блоки со стеклом, они увидели хаотичные, беспорядочные волны, но не сопровождались скрипами. Это говорит о том, что для организации этих детонаций необходимы гребнеобразные рисунки на подошвах обуви, позволяющие издавать четкие, высокие звуки.
Хотя трение широко изучается, это исследование примечательно тем, что оно изучалось на очень высоких скоростях и впервые напрямую связывало эти быстрые вибрации с экстремальным звуком, который они производят. Последствия выходят за рамки баскетбольной площадки. Как написал в редакционной статье физик Барт Вебер: «Трение — одна из старейших и наиболее сложных проблем в физике», однако «его трудно предсказать и контролировать».
Более глубокое понимание трения может дать представление о том, как тектонические плиты Земли скользят во время землетрясений, или помочь разработать способы уменьшения потерь энергии от трения и износа в различных приложениях. На более обыденном уровне он также может устранить надоедливые скрипы в тихих помещениях, например в офисных коридорах.
Хотя исследование не предлагает немедленного решения проблемы шумной обуви (а советы в Интернете, например, натирать подошвы мылом, могут быть рискованными), его выводы могут проложить путь к разработке обуви без скрипа в будущем. Например, эксперименты показали, что изменение толщины резины может изменить высоту скрипа. Это открывает интересную возможность настройки обуви настолько точно, что она начинает скрипеть на таких высоких частотах, что человеческое ухо не может их уловить.
«Теперь мы можем начать его проектировать», — сказал Вебер из Центра передовых исследований нанолитографии и Амстердамского университета. «Мы можем начать создавать интерфейсы, которые либо будут делать это, если мы хотим слышать этот звук, либо не делать этого, если мы не хотим его слышать».
