就像撕开贴在桌上的胶带一样,胶带不是一下子全部离开,而是那个“脱离点”迅速向前移动。在鞋底与地面之间,这种“脱离点”形成高速前进的锋面。橡胶在这些波纹经过时瞬间弹起又落下,高频率的拍击和振动便形成了尖锐的吱吱声。
更有趣的是,实验室的高速图像还捕捉到了伴随摩擦声的微型“闪电”。研究发现,这些滑动脉冲有时竟然是由摩擦产生的微小电火花,即摩擦起电放电所触发的。
科学家还发现,鞋底纹路在其中起着重要作用。那些沟槽和凸起像“轨道”一样,把滑移脉冲限制在固定路径上,使它们形成稳定节奏,于是杂乱的摩擦振动变成了清晰的声音。如果表面完全平整,橡胶滑动时产生的则是不规则脉冲和类似“呼呼声”的噪音。而当表面有细小脊状结构时,脉冲就会变得整齐。
科学家甚至利用这一规律做了一个有趣的尝试。他们通过改变橡胶块的高度,使产生的声音频率发生变化,最后竟然“演奏”出了《星球大战》的主题旋律。
这项研究的意义远不止于球鞋。这些微小的摩擦过程与地震之间竟然存在相似之处。在地震中,断层上的破裂也会以脉冲形式传播,其速度同样可以接近甚至超过声速。换句话说,一双篮球鞋在地板上的吱吱声,或许正是理解地震动力学的一种“微型模型”。
从日常生活中的一种小声音出发,科学家看到的却是一个跨越材料科学、物理学乃至地球科学的世界。有时,最普通的现象,反而隐藏着最复杂的物理。(改编自科技日报)