Свеприсутно шкрипање патика на кошаркашком терену може бити узроковано не само трењем, сугерише нова студија.
Истраживачи су открили да се оштро цврчање гуме на тврдом поду дешава када се мале површине клизања између ђона ципеле и пода померају надзвучном брзином – а у неким експериментима процес је укључивао минијатурне варнице налик муњама. Штавише, налази би могли да доведу до бољег разумевања земљотреса и помоћи у дизајну хватаљких површина.
Научници су дуго објашњавали шкрипу из ципела, кочница бицикла и гума користећи трење о клизању, циклус заустављања и покрета у којем се површине више пута хватају, а затим се ослобађају. Тај модел добро функционише за многе хард-он-хард системикао шарке за врата.
Али меки материјали попут гуме понашају се другачије када клизе по крутим површинама.
Да би разумели физику овог процеса, истраживачи са Харвардске школе за инжењерство и примењене науке (СЕАС) удружили су се са стручњацима са Универзитета у Нотингему у Великој Британији и Француског Националног центра за научна истраживања. Користили су оптичко снимање велике брзине и синхронизовани звук да би гледали како се мека гума брзо креће дуж глатког стакла.
Али оно што су видели није било глатко клизање. Уместо тога, покрет се скупљао у импулсе отварања клизања, који прелазе преко гуме у стартовима и заустављањима.
„У основи, ови налази оспоравају дуготрајну претпоставку да се трење меког материјала може у потпуности обухватити поједностављеним, једнодимензионалним ‘стицк-слип’ моделима“, први аутор студије Адел Дјеллоулипостдокторски сарадник на Харварду, рекао је за Ливе Сциенце у мејлу.
Ситна муња свуда
Налази откривају више о физици трења. У класичном трењу штап-клизање, цела контактна површина се мења између лепљења и клизања. У овој студији, међутим, кретање је било више локализовано, јер су се само мали региони отварали и клизили, а затим кренули даље, док су други региони остали у пуном контакту.
За неке експерименте, тим је такође видео сићушне бљескове изазване трењем, које су описали као минијатурне „муњевите“ варнице. У неким тестовима, чинило се да те варнице, или електрична пражњења, изазивају импулсе клизања. Варнице нису биле главни извор звука шкрипе, али су показале како се електрична енергија може накупити у систему када се гума помера.
Истраживачи су такође открили да је облик гуме, више од њеног кретања, био главна одредница висине звука шкрипе.
Када су равни гумени блокови клизили по стаклу, импулси клизања су били неправилни, производећи широки „швиж“ уместо чистог шкрипа. Али када су истраживачи додали танке избочине на гуму, гребени су ограничили импулсе и учинили их да се понављају у редовним интервалима.
У ствари, гребени су деловали као водичи, каналишући импулсе у циклус који се понавља. Ово је закључало звук на одређену фреквенцију или тон. Тим је открио да ова фреквенција шкрипе углавном зависи од висине гумених гребена.
У ствари, шаблон је био толико поуздан да је тим дизајнирао блокове различитих висина и користио их за репродукцију теме Империал Марцх из „Ратови звезда“ руком.
„Када је дошло време да заиста пустимо песму из Ратова звезда, морали смо да вежбамо три солидна дана да би видео био исправан“, рекао је Ђелули. „Нико од нас није баш обучен за прављење музике са шкрипавим гуменим блоковима, тако да је спуштање времена и технике захтевало доста вежбе. Мислим да је најсмешније било олакшање у лабораторији када смо коначно завршили снимање након три дана сталног, високог шкрипе. Наше колеге су биле веома срећне што су коначно поново стишале!“
Шта патике могу имати заједничко са земљотресима
Налази имају импликације изван дизајна ципела. Импулси клизања у експериментима деле кључне карактеристике са фронтовима руптуре у земљотресима, где се делови раседа изненада ломе и клизе веома великим брзинама.
„Меко трење се обично сматра спорим, али ми показујемо да шкрипа патике може да се шири једнако брзо, или чак брже од пукнућа геолошке грешке, и да је њихова физика запањујуће слична“, коаутор студије Шмуел Рубинштајнпрофесор физике на Хебрејском универзитету у Јерусалиму и гостујући професор на СЕАС-у, рекао је у изјаву.
Осим расвјетљавања физике земљотреса, рад би могао помоћи инжењерима да дизајнирају површине које се на захтјев пребацују између клизавих и љепљивих стања.
„Подешавање понашања трења у ходу је дугогодишњи инжењерски сан“, Катиа Бертолдипрофесор примењене механике на Харварду, рекао је у изјаву. „Овај нови увид у то како површинска геометрија управља импулсима клизања утире пут подесивим фрикционим метаматеријалима који могу да пређу из стања ниског трења у стања високог приањања на захтев.
Дјеллоули, А., Албертини, Г., Вилт, Ј., Тоурнат, В., Веитз, Д., Рубинстеин, С., & Бертолди, К. (2026). Шкрипање на меким и крутим фрикционим интерфејсима. Природа. хттпс://дои.орг/10.1038/с41586-026-10132-3
