Учёные разобрались, почему кроссовки скрипят по полу и при чём тут мини-молнии

Новое исследование объясняет, что широко известный скрип кроссовок на баскетбольной площадке может быть вызван не только трением. Исследователи обнаружили, что резкий звук, который издаёт резина на твёрдом полу, возникает, когда крошечные участки скольжения между подошвой обуви и полом движутся со сверхзвуковой скоростью, — и в некоторых экспериментах в этом процессе появлялись миниатюрные искры, похожие на молнии. Эти открытия также могут способствовать лучшему пониманию землетрясений и помочь в разработке поверхностей с хорошим сцеплением.

Исследование, опубликованное в журнале Nature, поясняет, что мягкая резина скользит не так, как многие люди себе это представляют. Вместо того чтобы прилипнуть, а затем проскользнуть целиком, движение подошвы складывается из перемещения быстро формирующихся складок, называемых «импульсами скольжения», из-за которых резина отрывается и вновь входит в контакт с поверхностью. Эти повторяющиеся импульсы генерируют вибрации, которые наши уши воспринимают как скрип.

Учёные долгое время объясняли скрип обуви, велосипедных тормозов и шин с помощью механизма трения типа «прилипание — скольжение» — цикла «стоп — старт», при котором поверхности попеременно сцепляются и разъединяются. Эта модель хорошо работает для многих систем, где твёрдое движется по твёрдому, например в случае дверных петель.

Однако мягкие материалы, такие как резина, ведут себя иначе, когда скользят по жёстким поверхностям.

Чтобы понять физику этого процесса, исследователи из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS) объединились с экспертами из Университета Ноттингема в Великобритании и Французского национального центра научных исследований. Они использовали высокоскоростную оптическую съёмку