Miért nyikorognak a sportcipők? A tudomány válaszol

Ki gondolta volna, hogy a kosárlabdacipők jellegzetes, fülhasogató nyikorgása szinte egyedülálló fizikai folyamatokat rejt? Friss kutatások szerint nem véletlenszerű zajról van szó: az egész a cipőtalp mintázatának geometriájától függ, amely pontosan meghatározza a nyikorgás frekvenciáját. A tudósoknak annyira sikerült feltérképezni ezt a működést, hogy különböző hangmagasságokra hangolt gumiblokkokkal még a Csillagok háborúja (Star Wars) híres Birodalmi induló (Imperial March) dallamát is eljátszották üveglapon csúsztatva.

Nyikorgó cipők és földrengések

Nem zárható ki, hogy az ilyen súrlódási viselkedés az ipari fejlesztések kulcsa lehet. Régi mérnöki álom ugyanis, hogy egy anyag súrlódását valós időben, célzottan lehessen szabályozni. Most sikerült kimutatni, hogy akár egy teniszcipő talpának geometriája is képes szabályozni ezt a folyamatot, amely igény szerint alacsony súrlódásról magas tapadásra válthat. Érdekes módon a most feltárt mechanizmus kísértetiesen hasonlít a földrengések törésdinamikájához, vagyis a puha anyagok tribológiája és a geológiai törések viselkedése között szoros kapcsolat mutatkozik.

Da Vinci nyomdokain

Leonardo da Vinci már a 15. században komoly vizsgálatokat végzett a súrlódás vizsgálatára; módszerei a mai napig használatosak laboratóriumokban. A mostani kutatásban a csapat Nike CU3503-100 típusú kosárcipőt csúsztatott száraz, sima üvegen, miközben hang- és videofelvételeken rögzítettek minden részletet a talp és az üveg érintkezéséről. Megfigyelték, hogy a mozgó cipőtalp felnyílási hullámai nem egyenletesen terjednek, az adott pontokon átmenetileg ultrahang-sebességgel el is válhatnak az üvegfelülettől. A szabad füllel hallható nyikorgás így valójában ezeknek a rövid, ismétlődő hullámoknak a következménye.

Gumiblokkok, szikrázó hangok

A kutatók különféle, szilikongumiból készített blokkokat is próbára tettek: volt köztük teljesen sima és párhuzamos bordázattal ellátott is, hogy modellezzék a sportcipő mintázatát. Mindkét típus pulzáló hangokat produkált 0,3 m/s feletti csúszási sebesség mellett – nemegyszer apró, elektromos kisülésekkel (mint egy parányi villám), amelyek tovább színesítették a nyikorgást. A hullámok a sima blokknál rendezetlenek, zajosak voltak, míg a mintás gumiblokk egységesebb, szabályozottabb hangot adott. Meglepő eredmény: a csúszás sebességével a domináns nyikorgás frekvenciája lényegében nem változott.

Zene egy gumiblokkból

A kísérleti eredmények összekapcsolják a lágy anyagok súrlódási törvényeit a földrengések fizikájával. Most már biztos: egy sportcipő nyikorgása annyira gyorsan terjedhet, mint egy geológiai törés – sőt, néha még gyorsabban is –, és a két jelenség működése meglepően hasonló.

2025, adrienne, arstechnica.com alapján