我们现在知道为什么鞋子会吱吱作响,它与微型闪电有关

哈佛大学的工程师认为他们已经找到了篮球鞋发出吱吱声的原因,这是由于橡胶和球场之间的摩擦造成的。

来源:LiveScience

一项新的研究表明,篮球场上运动鞋普遍发出的吱吱声可能不仅仅是由摩擦引起的。

研究人员发现,当鞋底和地板之间的微小滑动区域以超音速移动时,硬地板上的橡胶会发出尖锐的吱吱声,并且在一些实验中,该过程涉及微型闪电状火花。更重要的是,这些发现可能会加深对地震的了解,并有助于设计抓地力表面。

2 月 25 日发表在《自然》杂志上的这项新研究表明,软橡胶的滑动方式并不像许多人想象的那样。整个鞋底不是粘住然后立即滑动,而是运动聚集成快速的、类似皱纹的前沿,称为“开放滑动脉冲”,使接触区域的橡胶分离并重新附着。这些重复的脉冲会产生振动,我们的耳朵会听到吱吱声。

长期以来,科学家们一直利用粘滑摩擦来解释鞋子、自行车刹车和轮胎发出的吱吱声,粘滑摩擦是一种走走停停的循环,表面反复卡住然后挣脱。该模型适用于许多硬对硬的系统,例如门铰链。

但是橡胶等软质材料在刚性表面上滑动时的表现有所不同。

为了了解这一过程的物理原理,哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院 (SEAS) 的研究人员与英国诺丁汉大学和法国国家科学研究中心的专家合作。他们使用高速光学成像和同步音频来观察软橡胶沿着光滑玻璃快速移动。

但他们看到的并不是平滑的滑动。相反,运动聚集成开放的滑动脉冲,在开始和停止时扫过橡胶。

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到处都是微小的闪电

研究人员还发现,橡胶的形状(而不是其运动)是吱吱声音调的主要决定因素。