Najbardziej stałym dźwiękiem w koszykówce nie jest uderzenie piłki w obręcz czy ryk tłumu, ale wysoki pisk tenisówek na drewnianej podłodze. Przez dziesięciolecia uważano, że ten hałas to zwykłe tarcie, ale nowe badanie opublikowane w czasopiśmie Nature ujawnia znacznie bardziej złożoną fizykę. To nie jest tylko „stick-slip”, ale precyzyjnie zaprojektowane zjawisko akustyczne.
Tajemnica rozwiązana: wszystko w Sole Crests
Naukowcy wcześniej zakładali, że skrzypienie jest bezpośrednią konsekwencją zjawiska „stick-slip”, występującego podczas gwałtownego przesuwania ciężkiej książki po stole. Jednak dzięki szybkim kamerom i analizie akustycznej okazało się, że podeszwy butów do koszykówki wytwarzają skrzypiący dźwięk. Wycięcia na podeszwie nie tylko zapewniają przyczepność, ale działają jak maleńkie falowody, generując rytmiczne wibracje, które tworzą ten dźwięk.
Grzbiety nie podnoszą się i sklejają od razu całkowicie. Zamiast tego niewielka część odrywa się pojedynczo, zsuwając się po grani, po czym uwalnia niewielki podmuch powietrza. Te fale separacji przemieszczają się wzdłuż podeszwy tysiące razy na sekundę, a częstotliwość tych wstrząsów jest skrzypieniem. Im szybsze wstrząsy, tym wyższy ton. Kształt grzbietów określa prędkość, z jaką przemieszczają się te fale, kontrolując dźwięk.
Od boisk do koszykówki po laboratoria trzęsień ziemi
Zespół zademonstrował to nawet, odtwarzając syntetyczne podeszwy o określonych odcieniach, a w zabawnym nawiązaniu do złożoności swoich odkryć udało im się odtworzyć główny motyw z „Gwiezdnych wojen” przy użyciu samego tarcia. Nie dotyczy to tylko koszykówki. Badania obejmują szerszą dziedzinę „tarcia dwóch materiałów”, która ma zastosowanie w innych dziedzinach, takich jak fizyka trzęsień ziemi. Sposób, w jaki fale rozprzestrzeniają się po grzbietach tenisówek, jest podobny do sposobu, w jaki przesuwają się płyty tektoniczne podczas trzęsienia ziemi, co pozwala na wykorzystanie systemu do badania zjawisk sejsmicznych w kontrolowanym środowisku laboratoryjnym.
„To bardziej zaawansowana i złożona technicznie analiza problemu, z którym zetknąłem się 20 lat temu” – mówi ekspert ds. poślizgów, Martyn Shorten. „Naprawdę to lubię!”
Pisk buta do koszykówki to coś więcej niż tylko dźwięk, to demonstracja tego, jak pozornie proste zjawiska mogą kryć w sobie niesamowitą fizykę. Gdy następnym razem usłyszysz ten wysoki pisk, pamiętaj, że jest to wynik precyzyjnej inżynierii i głębokiego zrozumienia tarcia.
