Ένας γνώριμος, διαπεραστικός ήχος που οι περισσότεροι θεωρούμε δεδομένο, το «τσίριγμα» της κολλητικής ταινίας όταν την ξεκολλάμε, απέκτησε επιτέλους επιστημονική εξήγηση. Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας της Κίνας αποκάλυψαν ότι πίσω από τον καθημερινό αυτό θόρυβο κρύβεται ένα εντυπωσιακό φαινόμενο μικροκλίμακας: μια αλληλουχία από μικροσκοπικά ωστικά κύματα, παρόμοια με… υπερηχητικά «μπαμ».
Η ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής τον Er Qiang Li, χρησιμοποίησε κάμερες υπερυψηλής ταχύτητας και ιδιαίτερα ευαίσθητα μικρόφωνα για να καταγράψει τι συμβαίνει όταν μια κοινή διάφανη ταινία Scotch αποκολλάται από γυάλινη επιφάνεια. Τα ευρήματα, που δημοσιεύθηκαν στο επιστημονικό περιοδικό Physical Review E, ρίχνουν φως σε ένα φαινόμενο που απασχολεί τη φυσική εδώ και δεκαετίες.
Το φαινόμενο «stick-slip»
Η αποκόλληση της ταινίας δεν είναι μια ομαλή, συνεχής κίνηση. Αντίθετα, εξελίσσεται με μια απότομη και ακανόνιστη διαδικασία που οι φυσικοί ονομάζουν «stick-slip» (κόλλημα–ολίσθηση). Για κλάσματα του δευτερολέπτου η κόλλα αντιστέκεται, «κολλάει», και στη συνέχεια υποχωρεί απότομα, «γλιστράει». Η διαδικασία αυτή επαναλαμβάνεται διαδοχικά όσο τραβάμε την ταινία.
Ωστόσο, στο μικροσκοπικό επίπεδο συμβαίνει κάτι ακόμη πιο εντυπωσιακό. Η ταινία δεν ξεκολλά ομοιόμορφα σε όλο το πλάτος της. Αντίθετα, σχηματίζονται στενές ζώνες ρήγματος που διασχίζουν εγκάρσια την κόλλα από τη μία άκρη στην άλλη. Αυτά τα «εγκάρσια ρήγματα» κινούνται με εξαιρετικά υψηλές ταχύτητες, από 250 έως 600 μέτρα το δευτερόλεπτο.
Για να γίνει αντιληπτό το μέγεθος: η ταχύτητα του ήχου στον αέρα είναι περίπου 342 μέτρα το δευτερόλεπτο. Αυτό σημαίνει ότι ορισμένα ρήγματα κινούνται με σχεδόν διπλάσια ταχύτητα από τον ήχο.
Μικροσκοπικά… υπερηχητικά κύματα
Η υπερηχητική αυτή κίνηση δημιουργεί στιγμιαία μικροσκοπικά κενά ανάμεσα στην ταινία και το γυαλί – μικρές «τσέπες» χαμηλής πίεσης. Ο αέρας δεν προλαβαίνει να τις γεμίσει όσο σχηματίζονται. Όταν όμως το ρήγμα φτάσει στην άκρη της ταινίας, η κοιλότητα καταρρέει απότομα, προκαλώντας την εκπομπή ενός ασθενούς ωστικού κύματος.
Αυτά τα κύματα κινούνται με ταχύτητα περίπου 355 μέτρων το δευτερόλεπτο – ελαφρώς πάνω από την ταχύτητα του ήχου. Δεν πρόκειται για εκκωφαντικά «ηχητικά μπαμ», αλλά για μικροσκοπικά σοκ που, επαναλαμβανόμενα, συνθέτουν το χαρακτηριστικό «ουρλιαχτό» που ακούμε.
Οι ερευνητές επιβεβαίωσαν, συγκρίνοντας τον χρόνο άφιξης του ήχου σε δύο μικρόφωνα τοποθετημένα σε αντίθετες πλευρές, ότι τα κύματα προέρχονται από τις άκρες της ταινίας και όχι από το εσωτερικό του ρήγματος.
Ένα καθημερινό φαινόμενο με… υπερηχητική εξήγηση
Παρότι στο παρελθόν είχαν διατυπωθεί θεωρίες για ελαστικά κύματα ή απλά μηχανικά ρήγματα, η νέα μελέτη δείχνει ότι τα μικροσκοπικά ωστικά κύματα είναι ο κυρίαρχος μηχανισμός παραγωγής του ήχου.
Έτσι, την επόμενη φορά που θα τραβήξετε ένα κομμάτι ταινίας και θα ακούσετε το γνώριμο «τσίριγμα», θα ξέρετε ότι μόλις δημιουργήσατε μια σειρά από μικροσκοπικά υπερηχητικά κύματα. Για να «σπάσει» κανείς το φράγμα του ήχου, τελικά, δεν χρειάζεται μαχητικό αεροσκάφος αρκεί ένα απλό ρολό κολλητικής ταινίας.
Με πληροφορίες από το Science Alert / Physical Review E
