जब आप पैकिंग टेप को फाड़ते हैं, तो आप सुपरसोनिक सोनिक बूम पैदा कर रहे होते हैं।

जब आप पैकिंग टेप को फाड़ते हैं, तो आप सुपरसोनिक सोनिक बूम पैदा कर रहे होते हैं।

आज हम एक छोटी सी चीज़ के बारे में बात कर रहे हैं जिसे हर किसी ने अनुभव किया है - पैकेज खोलना, या अधिक सटीक रूप से, जिस क्षण आप स्पष्ट पैकिंग टेप खोलते हैं।

यह केवल स्टेशनरी दुकानों में बेचा जाने वाला सस्ता स्पष्ट टेप है, और अधिकांश लोग सोचते हैं कि इसके बारे में जानने लायक कुछ भी नहीं है। फिर भी इस सरल गति के पीछे एक भौतिक पहेली छिपी है जिसने दशकों से भौतिकविदों को भ्रमित किया है। एक नया प्रकाशित पेपर अंततः रहस्य को सुलझाता है, और निष्कर्ष इतना आश्चर्यजनक है कि आप पहली नज़र में इस पर विश्वास नहीं करेंगे।

जब हम बच्चे थे तो हममें से कई लोगों को गलती से सुराग मिल गए। यदि आपने उस समय बनावट पर बारीकी से ध्यान दिया था, तो आप देखेंगे कि जैसे ही आप टेप को फाड़ते हैं तो क्षैतिज दरारें दिखाई देती हैं, और ये दरारें उस तेज, विशिष्ट शोर टेप से निकटता से जुड़ी होती हैं। यहां तक ​​कि एक युक्ति भी है जिसका उपयोग आप कर सकते हैं: टेप को धीरे से और तेजी से खींचें, और यह बहुत कम क्षैतिज दरारों और बहुत कम कठोर ध्वनि के साथ आसानी से अलग हो जाएगा। बच्चों के रूप में, हमने विज्ञान को समझे बिना केवल घटना को देखा, कभी नहीं जाना कि सुपरसोनिक यांत्रिकी इसमें काम कर रही थी।

टेप फाड़ने से तीखी, कांपने वाली, दांत पीसने वाली ध्वनि उत्पन्न होती है; आप जितनी तेजी से खींचेंगे, शोर उतना ही तेज होगा, दो डेस्कों के पार भी सुनाई देगा।

अधिकांश लोग मानते हैं कि तेज आवाज घर्षण से उत्पन्न होती है: चिपचिपे टेप की दो परतें एक-दूसरे के खिलाफ रगड़ती हैं और कंपन करती हैं, जिससे ध्वनि पैदा करने के लिए हवा उत्तेजित होती है, ठीक उसी तरह जैसे कोई वायलिन धनुष तारों पर फिसलता है।

यह तर्क पहली नज़र में उचित लगता है, फिर भी इसमें एक गंभीर दोष है। खींचने की गति, कोण और टेप ब्रांड के आधार पर शोर में भारी बदलाव होता है। साधारण घर्षणात्मक कंपन इतनी व्यापक विविधताओं का कारण नहीं बन सकता।

भौतिकविदों ने दशकों तक इस पहेली का अध्ययन किया है और एक महत्वपूर्ण सुराग खोजा है: टेप आसानी से अलग नहीं होता है। बॉन्डिंग इंटरफ़ेस बारी-बारी से कसकर चिपकता है और अचानक फिसल जाता है, अटके हुए जिपर की तरह झटकेदार फिट में घूमता रहता है। आसंजन और फिसलन के इस वैकल्पिक चक्र को स्टिक-स्लिप गति के रूप में जाना जाता है।

स्टिक-स्लिप मोशन एक सामान्य घर्षण घटना है जो दैनिक जीवन और प्रकृति में हर जगह मौजूद है:

भूकंप: फॉल्ट लाइनों पर चट्टान की परतें आपस में चिपक जाती हैं। एक महत्वपूर्ण सीमा तक पहुंचने तक तनाव बढ़ता है, जिससे अचानक फिसलन शुरू हो जाती है।

बास्केटबॉल का त्वरित पड़ाव: जब स्नीकर के तलवे लकड़ी के कोर्ट से रगड़ते हैं तो चरमराने वाली ध्वनि उत्पन्न होती है।

पुराने लकड़ी के दरवाजे: जब आप दरवाजे को धक्का देकर खोलते हैं तो काज का घर्षण कठोर चरमराहट पैदा करता है।

ब्लैकबोर्ड पर लिखना: चाक झटके से फिसलता है और एक असुविधाजनक तीखी ध्वनि उत्सर्जित करता है।

स्टिक-स्लिप अपने आप में कोई दुर्लभ बात नहीं है। हालाँकि, टेप छीलने के दौरान स्टिक-स्लिप मूवमेंट वैज्ञानिकों के अनुमान से कहीं अधिक तेजी से होता है। पुराने अवलोकन उपकरणों में पूरी प्रक्रिया को रिकॉर्ड करने के लिए पर्याप्त सटीकता और फ्रेम दर का अभाव था, जिससे अनुसंधान दशकों तक रुका रहा।

2025 में, एक शोध दल ने बिल्कुल नई अवलोकन तकनीक और नवीन प्रयोगात्मक विचारों को अपनाया, और पहली बार टेप को फाड़ते समय उत्पन्न होने वाले कठोर शोर के पीछे के वास्तविक तंत्र की पूरी तरह से कल्पना की।

प्रयोग सेटअप सीधा था: शोधकर्ताओं ने कांच की प्लेट पर नियमित स्पष्ट पैकिंग टेप चिपका दिया। टेप को छीलते समय, कई उपकरणों ने एक साथ पूरी पृथक्करण प्रक्रिया को रिकॉर्ड किया:

कांच के नीचे लगे एक उच्च गति वाले कैमरे ने प्लेट के माध्यम से वास्तविक समय में चिपकने वाली परतों के छीलने के आकार और दरारों के प्रसार की गति को कैद कर लिया;

श्लीरेन इमेजिंग प्रणाली: हवा नग्न आंखों के लिए अदृश्य है, फिर भी विभिन्न घनत्वों की हवा से गुजरते समय प्रकाश थोड़ा झुक जाता है। यह ऑप्टिकल उपकरण ऐसे प्रकाश विक्षेपण को आवर्धित और रिकॉर्ड करता है, जिससे हवा में बनने वाली संपीड़न तरंगें और शॉकवेव दृश्यमान हो जाती हैं;

उच्च परिशुद्धता वाले माइक्रोफोन ने ऑडियो को समकालिक रूप से रिकॉर्ड किया, प्रत्येक ध्वनि पल्स को कैमरे पर कैप्चर किए गए संबंधित सामग्री फ्रैक्चर से सटीक रूप से मिलान किया।

प्रयोग में फुटेज को 2 मिलियन फ्रेम प्रति सेकंड की अति उच्च फ्रेम दर पर शूट किया गया। तुलना के लिए, मानक फिल्में केवल 24 एफपीएस पर चलती हैं, और सामान्य धीमी गति वाले वीडियो 240 एफपीएस पर चलते हैं। दो मिलियन फ़्रेम का मतलब है कि एक सेकंड के भीतर प्रत्येक छोटी गतिविधि को दो मिलियन व्यक्तिगत फ़्रेमों में विभाजित किया जाता है।

दृश्य फुटेज के साथ ऑडियो संकेतों को सटीक रूप से संरेखित करके, शोधकर्ताओं ने अंततः टेप के तीखे शोर के वास्तविक स्रोत की पहचान की।

जब आप टेप को ऊपर की ओर खींचते हैं, तो छिलके वाले और बिना छिलके वाले हिस्सों के बीच की सीमा के ठीक पीछे एक क्षैतिज दरार बन जाती है। टेप की लंबाई के लंबवत, दरार टेप के एक किनारे से दूसरे किनारे तक दौड़ती है।

दरार हवा में ध्वनि की गति से भी अधिक तेजी से फैलती है, जो सुपरसोनिक फ्रैक्चर के रूप में योग्य होती है; जिस क्षण सुपरसोनिक दरार टेप के किनारे तक पहुँचती है, भारी ऊर्जा हवा में प्रवाहित होती है और एक बाहर की ओर फैलने वाली चाप-आकार की शॉकवेव बनाती है। यह ब्लास्ट शॉकवेव्स का सटीक आकार साझा करता है, केवल छोटे पैमाने पर;

यह शॉकवेव मूलतः एक छोटा सोनिक बूम है, जो उसी भौतिक सिद्धांत का पालन करता है, जो सोनिक बूम तब बनता है जब लड़ाकू जेट ध्वनि अवरोध को तोड़ते हैं;

चक्र लगातार दोहराता है: एक क्षैतिज दरार और ध्वनि उछाल के बाद, एक नई सुपरसोनिक अनुप्रस्थ दरार आगे बनती है, जब तक आप टेप को फाड़ना बंद नहीं कर देते, तब तक शॉकवेव्स को लगातार जारी करती है।

जो निरंतर तीखी "चीर" ध्वनि हम सुनते हैं वह एक कंपन शोर नहीं है। इसके बजाय, अनगिनत छोटी-छोटी शॉकवेव्स एक के बाद एक कान के पर्दे पर प्रहार करती हैं। शॉकवेव्स इतनी उच्च आवृत्ति पर होती हैं कि मानव कान अलग-अलग स्पंदनों को अलग नहीं कर पाते हैं, जो एक साथ मिलकर लगातार भेदी शोर में बदल जाते हैं।

आम जनता का पारंपरिक दृष्टिकोण है कि टेप पर घर्षण से कंपन उत्पन्न होता है जो हवा को उत्तेजित करता है और शोर पैदा करता है। फिर भी वास्तविक भौतिक तंत्र एक अलग कहानी बताता है: टेप फाड़ने से सामग्री का सुपरसोनिक फ्रैक्चर शुरू हो जाता है। दरार के किनारों पर तुरंत भारी ऊर्जा निकलती है, जो आसपास की हवा को संपीड़ित करती है और शॉकवेव्स के माध्यम से कठोर तीखी आवाज पैदा करती है। हालाँकि दोनों स्पष्टीकरणों में केवल एक क्रिया का अंतर है, लेकिन उनके अंतर्निहित भौतिक तर्क में ज़मीन-आसमान का अंतर है।

इस शोध का सबसे दिलचस्प हिस्सा इसके प्रति-सहज ज्ञान युक्त प्रयोगात्मक निष्कर्षों से कहीं अधिक है - यह एक गहन सत्य को उजागर करता है: दैनिक जीवन में अनगिनत तुच्छ दिनचर्याएँ भौतिक रहस्यों को छिपाती हैं जिन्हें अभी तक पूरी तरह से सुलझाया नहीं जा सका है। स्टेशनरी टेप के एक सादे रोल की कीमत सिर्फ एक अमेरिकी डॉलर है, इसे चीरने का आकस्मिक कार्य, दिखाई देने वाली क्षैतिज दरारें और उतार-चढ़ाव वाला भेदी शोर, ये सभी सुपरसोनिक फ्रैक्चर और लघु सोनिक बूम सहित शॉक भौतिकी की एक जटिल प्रणाली में बंधे हैं। रोजमर्रा की जिंदगी के सबसे सामान्य क्षणों में विज्ञान का सबसे शुद्ध रोमांस निहित है।