Dugogodišnja pretpostavka da zvuk "cviljenja", poput onog koji proizvode tenisice na dvoranskom podu ili gume pri kočenju, nastaje isključivo ciklusom "zapinjanja i klizanja", službeno je osporena. Istraživački tim s Harvarda, u suradnji s kolegama iz Nottinghama i Francuskog nacionalnog centra za znanstvenu istraživanja, otkrio je da su za poznate zvukove odgovorni drugačiji impulsi, tj, brze fronte gibanja zraka koje putuju duž dodirne površine – brzinama koje dosežu ili čak premašuju brzinu zvuka.

Munje i gromovi

Pomoću kamera koje snimaju do milijun sličica u sekundi i naprednih optičkih metoda, znanstvenici su vizualizirali kontakt između meke gume i stakla. Analiza je pokazala da ton koji čujemo nije rezultat nasumičnih događaja, već frekvencije ponavljanja tih specifičnih impulsa. Što se impulsi brže ponavljaju, to je ton viši, a cijeli proces prati i pojava triboelektričnog pražnjenja – minijaturnih "munja" uzrokovanih statičkim elektricitetom tijekom trenja.

Geometrija površine pokazala se ključnim faktorom u oblikovanju zvučnog potpisa "cviljenja". Kada su istraživači koristili potpuno ravne gumene blokove, impulsi su bili nepravilni, proizvodeći neodređeni šum. Međutim, uvođenjem brazda i uzoraka (poput onih na potplatima tenisica), impulsi su postali periodični i stabilni. Pokazalo se da geometrijska ograničenja omogućuju "zaključavanje" frekvencije, što je tim demonstrirao dizajniranjem blokova različitih visina kojima su uspjeli čak i "odsvirati" temu iz Ratova zvijezda.

Sličnost s potresima

Ovi nalazi otvaraju vrata razvoju novih, naprednih materijala s prilagodljivim svojstvima trenja. Prema riječima istraživača, razumijevanje načina na koji površinska geometrija upravlja impulsima klizanja omogućuje inženjerima san o materijalima koji po potrebi mogu prelaziti iz stanja niskog trenja u stanje iznimno visokog prianjanja.

Možda najzanimljiviji aspekt studije leži u poveznici između svakodnevnih zvukova i geofizike. Fizika koja upravlja širenjem impulsa u mekoj gumi dijeli ključne značajke s dinamikom potresa. Rupture i impulsi klizanja koji se kreću duž tektonskih rasjeda ponašaju se zapanjujuće slično onima u košarkaškim tenisicama, unatoč ogromnoj razlici u veličini.

Tako smo dobili otkriće koje spaja dva naizgled nespojiva područja: fiziku mekih materijala i seizmologiju. "Trenje mekih materijala obično se smatra sporim procesom, no mi pokazujemo da se cviljenje tenisice može širiti jednako brzo kao i pucanje geološkog rasjeda, pa čak i brže od njega te da je njihova fizika zapanjujuće slična", zaključuje se u radu, objavljenome u časopisu Nature.