Teraz wiemy, czemu buty sportowe piszczą. Dosłownie produkują miniaturowe pioruny

Naukowcy z Harvardu udowodnili, że za irytujący pisk butów na parkiecie odpowiadają miniaturowe wyładowania elektryczne powstające pomiędzy gumą a twardą powierzchnią boiska. Ale jak to możliwe?

Sekret piszczących butów – impulsy tarcia szybsze niż dźwięk

To wcale nie takie proste. Inżynierowie odkryli, że ruch gumowej podeszwy pod twardej powierzchni nie jest równomierny. Zamiast tego energia koncentruje się w błyskawicznych, lokalnych impulsach (ang. opening slip pulses), które pojawiają się, przemieszczają i znikają szybciej niż… rozchodzi się dźwięk! Każdy taki impuls generuje drobne wibracje, które ucho rejestrowało jako charakterystyczny pisk.

– Wykazaliśmy, że skrzypienie buta może rozprzestrzeniać się tak szybko, jak pęknięcie uskoku geologicznego, a nawet szybciej. Ich fizyka jest uderzająco podobna – powiedział prof. Shmuel Rubinstein, fizyk i współautor badania.

Czy można regulować „brzmienie” buta?

Wszystko zależy od budowy podeszwy. Jej rowki i ranty „stroją” buty: nadają ton i częstotliwość dźwięku. Naukowcy udowodnili, że zmieniając kształt gumy można zagrać nawet „Marsz Imperialny” z Gwiezdnych Wojen. To z pewnością sprawiłoby, że mecze stałyby się jeszcze ciekawsze.

Pioruny pod butami istnieją naprawdę

To jednak nie koniec zadziwiających odkryć. Tarcie pod butami to jedno, ale naukowcy odkryli, że w jego wyniku powstają… miniaturowe wyładowania elektryczne, dosłownie mikroskopijne „pioruny”, które błyskają podczas tarcia gumy. To efekt nagromadzenia ładunków elektrostatycznych podczas gwałtownego ślizgu. W niektórych przypadkach te mikropioruny wręcz „wyzwalały” kolejne impulsy ruchu i wzmacniały efekt skrzypienia. Pod naszymi stopami rozgrywa się fascynująca walka energii.

Nowe spojrzenie na tarcie i nowa era projektowania obuwia

Wyniki tych badań mają potencjał wykraczający poza zwykłe obuwie sportowe. Mechanizm opening slip pulses przypomina zjawiska towarzyszące trzęsieniom ziemi. Zrozumienie tego procesu może pomóc inżynierom w projektowaniu podeszew o regulowanym tarciu – od superśliskich po ultraprzyczepne: do zadań specjalnych.

To, co zaczęło się od irytacji podczas oglądania meczu, zakończyło się naukową rewolucją. Odtąd, słysząc pisk na parkiecie, możesz pomyśleć: pod moimi stopami właśnie rodzi się miniaturowa burza! To fascynujące, jak mikroświat buta może perfekcyjnie odbijać makroświat całej naszej planety.

Źródło: Nature

Nasz autor

Jonasz Przybył

Redaktor i dziennikarz związany wcześniej m.in. z przyrodniczą gałęzią Wydawnictwa Naukowego PWN, autor wielu tekstów publicystycznych i specjalistycznych. W National Geographic skupia się głównie na tematach dotyczących środowiska naturalnego, historycznych i kulturowych. Prywatnie muzyk: gra na perkusji i na handpanie. Interesuje go historia średniowiecza oraz socjologia, szczególnie zagadnienia dotyczące funkcjonowania społeczeństw i wyzwań, jakie stawia przed nimi XXI wiek.