Het meest consistente geluid van basketbal is niet het gezoem van een net of het gebrul van de menigte; het is het hoge gepiep van sportschoenen op hardhout. Decennia lang werd dit geluid afgedaan als simpele wrijving, maar een nieuwe studie gepubliceerd in Nature onthult dat er een veel complexere natuurkunde in het spel is. Dit is niet alleen maar stick-slip; het is een nauwkeurig ontworpen akoestisch fenomeen.
Het mysterie opgelost: het gaat over de bergkammen
Wetenschappers gingen er eerder van uit dat piepen een eenvoudig voorbeeld was van het ‘stick-slip-fenomeen’: de schokkerige beweging die je krijgt als je een zwaar boek over een tafel schuift. Hogesnelheidscamera’s en akoestische analyses tonen echter aan dat basketbalschoenzolen het piepen veroorzaken. De ribbels aan de onderkant van de schoen zorgen niet alleen voor grip; ze fungeren als kleine golfgeleiders en produceren een ritmische trilling die resulteert in het geluid.
De ruggen komen niet in één keer omhoog en blijven plakken. In plaats daarvan scheidt zich een klein deel tegelijk af, glijdt langs de bergkam voordat er een kleine luchtstoot vrijkomt. Deze scheidingsgolven rimpelen duizenden keren per seconde over de zool, en de frequentie van deze trappen is het piepen. Snellere trappen betekenen een hogere toonhoogte. De vorm van de ruggen bepaalt hoe snel de golven zich voortplanten en bepaalt zo het geluid.
Van basketbalvelden tot aardbevingslaboratoria
Het team demonstreerde dit zelfs door synthetische zolen met specifieke toonhoogtes te reverse-engineeren en, met een speelse knipoog naar de complexiteit van hun bevindingen, slaagden ze erin het thema van Darth Vader uit Star Wars na te spelen met alleen wrijving. Dit gaat niet alleen over basketbal. De studie valt onder het bredere veld van ‘bimateriële wrijving’, dat van toepassing is op andere gebieden zoals aardbevingsfysica. De manier waarop sneakerruggen rimpelen is vergelijkbaar met hoe fouten wegglijden tijdens een aardbeving, wat erop wijst dat deze opstelling gebruikt zou kunnen worden om seismische gebeurtenissen in een gecontroleerde laboratoriumomgeving te bestuderen.
“Dit is een meer geavanceerde en technisch verfijnde analyse van een probleem waar ik twintig jaar geleden mijn teen in stak”, zegt stick-slip-expert Martyn Shorten. “Ik vind het geweldig!”
Het piepen van basketbalschoenen is meer dan alleen een geluid; het is een demonstratie van hoe ogenschijnlijk eenvoudige verschijnselen verrassende natuurkunde kunnen verbergen. De volgende keer dat u dat hoge piepgeluid hoort, bedenk dan dat dit het resultaat is van nauwkeurige techniek en een diep begrip van wrijving.
