De knirking av sko basketball på parketten er et resultat av en fysisk mekanisme som aldri er studert i dybden før, noe som overraskende nok har mye å gjøre med måten de seismiske bølgene til et jordskjelv dannes på. Dette er oppdagelsen til et team av forskere fra Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS), i samarbeid med University of Nottingham og det franske nasjonale senteret for vitenskapelig forskning. Studien, publisert på Naturendrer kunnskapen som ligger til grunn for knirke av NBA-spillere på basketballbanene. På den ene siden gir den en ny teoretisk modell for å forstå fysikken til jordskjelv, og på den andre, takket være tykkelsen på gummien og frekvensen til lyden, tillot den forskere å spille Star Wars Imperial March ved å skyve blokker i forskjellige høyder.
Før denne studien var modellen for opprinnelsen til knirking av sålene på parketten den s.k. stick-slip (bokstavelig talt «angrep og sklir»), det vil si når mellom to flater som glir over hverandre er det en veldig rask veksling mellom en fase der de to flatene forblir festet og en hvor de glir. I dette tilfellet «limes» hver liten del av gummien på sålen til gulvet i en brøkdel av et sekund, og glir deretter i en annen brøkdel av et sekund og så videre, og genererer en serie uregelmessige klikk som genererer den karakteristiske støyen. Denne modellen beskriver imidlertidfriksjon mellom to stive overflatermens en av overflatene her – gummien på sålen – ikke er det.
Så her er et team av forskere ledet av Adel Djellouli studerte fenomenet ved å observere det med ultraraske kameraer som er i stand til å fange opp til én million bilder per sekund og lytte til den med en mikrofon. Til forsøket ble det brukt basketballsko eller gummiklosser som ble sklidd på en transparent glassflate opplyst med LED-lys for å visualisere dynamikken i kontaktsonene mellom de to flatene.
Resultatet? Mekanismen er lik den til stick-slipmen med særtrekk som ikke bare skyldes det faktum at gummi ikke er et stivt materiale, men også det faktum at sålene på skoene ikke er glatte overflater, men har riller og relieffer.
Eksperimentet viste at når sålen gnis raskt på en jevn og stiv overflate – slik som parketten på basketballbaner – glir ikke relieffene på sålene på gulvet jevnt: den relative bevegelsen mellom de to overflatene er organisert i løsrevne «fronter» som forplanter seg med hastigheter som er mye høyere enn glidehastigheten, og dermed forårsaker «sjokkbølgene som da».
I motsetning til den «tradisjonelle» stick-slipen, der disse løsrivelseshendelsene skjer noe tilfeldig på overflaten, sørger for sålens manglende stivhet og geometrien til relieffer at disse impulsene er ordnet i rommet og fremfor alt regelmessig over tid. Så det lages en lydbølge som består av mange impulser som forplanter seg med en veldefinert frekvens: men dette er akkurat definisjonen av musikknote!
Forfatterne av studien har faktisk lagt merke til at, ettersom høyden på gummiblokken eller sporet varierer, vil frekvensen av knirkeog derfor tonehøyden til den produserte tonen. For å demonstrere dette kuttet de gummiblokker i forskjellige høyder, og ved å skyve dem på en glassplate klarte de å spille Keisermarsj Av Star Wars. Du kan lytte til den ikoniske melodien «spilt» bare med gummibiter nedenfor!
Men det er mer: svært høyhastighetskameraer har vist noen små elektriske utladninger generert av gnidningen av gummien, som guder mikroskopisk «lyn». Disse utslippene er et resultat avtriboelektrisk effektet fysisk fenomen der to forskjellige materialer (som gummien i sålen og treet på parketten, hvorav minst ett er isolerende) utveksler elektriske ladninger ved å gni sammen, eller til og med berøre og deretter separere. Friksjon genererer elektrisk spenning, som du kan se i videoen nedenfor.
Overraskelsene i denne forskningen slutter ikke her og er ikke begrenset til materialteknikk. Sklidynamikken minner om det som skjer i jordskjelv med forkastninger som beveger seg i forhold til hverandre. Forskerteamet åpner for muligheten for at gummimønster med riller og krusninger kan bli en enkel måte å studere fysikken til jordskjelv i laboratoriet.
