Երբ դուք պատռում եք փաթեթավորման ժապավենը, դուք ստեղծում եք գերձայնային ձայնային բումեր:

Երբ դուք պատռում եք փաթեթավորման ժապավենը, դուք ստեղծում եք գերձայնային ձայնային բումեր:

Այսօր մենք խոսում ենք մի փոքրիկ բանի մասին, որին բոլորը զգացել են՝ փաթեթներ բացելը, կամ ավելի ճիշտ՝ այն պահին, երբ դուք բացում եք մաքուր փաթեթավորման ժապավենը:

Դա պարզապես էժան թափանցիկ ժապավեն է, որը վաճառվում է գրենական պիտույքների խանութներում, և մարդկանց մեծամասնությունը կարծում է, որ դրա մասին ուսումնասիրելու արժանի ոչինչ չկա: Այնուամենայնիվ, այս պարզ շարժման հետևում թաքնված է ֆիզիկական գլուխկոտրուկ, որը տասնամյակներ շարունակ շփոթեցրել է ֆիզիկոսներին: Նոր հրապարակված հոդվածը վերջապես լուծում է առեղծվածը, և եզրակացությունն այնքան զարմանալի է, որ առաջին հայացքից չեք հավատա:

Մեզանից շատերը պատահաբար նկատեցին հուշումներ, երբ երեխա էինք: Եթե ​​այն ժամանակ ուշադիր ուշադրություն դարձնեիք հյուսվածքին, կտեսնեք, որ ժապավենը պատռելիս հայտնվում են հորիզոնական ճաքեր, և այդ ճաքերը սերտորեն կապված են այդ սուր, տարբերվող աղմուկի ժապավենի հետ: Կա նույնիսկ մի հնարք, որը կարող եք օգտագործել՝ նրբորեն և անշեղորեն քաշեք ժապավենը, և այն հարթ կբաժանվի՝ շատ ավելի քիչ հորիզոնական ճեղքերով և շատ ավելի քիչ կոպիտ ձայնով: Երբ երեխա էինք, մենք միայն դիտում էինք այդ երևույթը՝ առանց գիտությունը հասկանալու՝ երբեք չգիտակցելով, որ գերձայնային մեխանիկա է գործում:

Պատռվող ժապավենը առաջացնում է ճռճռան, դողդոջուն, ատամների - որքան արագ եք քաշում, այնքան ավելի սուր է աղմուկը, որը լսելի է նույնիսկ երկու գրասեղանի վրա:

Մարդկանց մեծամասնությունը ենթադրում է, որ բարձր աղմուկը առաջանում է շփումից. կպչուն ժապավենի երկու շերտերը քսվում և թրթռում են միմյանց դեմ՝ օդը խառնելով ձայն ստեղծելու համար, ինչպես ջութակի աղեղը, որը սահում է լարերի վրայով:

Այս տրամաբանությունն առաջին հայացքից խելամիտ է թվում, սակայն այն ունի կրիտիկական թերություն։ Աղմուկը կտրուկ փոխվում է՝ կախված ձգման արագությունից, անկյունից և ժապավենի ապրանքանիշից: Պարզ շփման թրթռումը չի կարող հաշվի առնել նման լայն տատանումները:

Ֆիզիկոսները տասնամյակներ շարունակ ուսումնասիրել են այս գլուխկոտրուկը և բացահայտել մի կարևոր հուշում. ժապավենը հարթ չի բաժանվում: Կպչուն միջերեսը հերթափոխվում է ամուր կպչելու և կտրուկ սահելու միջև, շարժվելով կծու տեղավորվում է խրված կայծակաճարմանդ պես: Կպչունության և սահելու այս փոփոխական ցիկլը հայտնի է որպես փայտիկ-սայթաքման շարժում:

Stick-slip շարժումը սովորական շփման երևույթ է, որն առկա է ամենուր առօրյա կյանքում և բնության մեջ.

Երկրաշարժեր. ժայռերի շերտերը խզման գծերի վրա փակվում են միասին: Սթրեսը կուտակվում է մինչև կրիտիկական շեմին հասնելը, ինչը հանգեցնում է հանկարծակի սահելու:

Բասկետբոլի արագ կանգ.

Հնացած փայտե դռներ. ծխնիների շփումը ուժեղ ճռռոցներ է առաջացնում, երբ դուռը բացում եք:

Գրատախտակների վրա գրելը. կավիճը կտրուկ սահում է և արձակում անհարմար զրնգուն ձայն:

Stick-slip ինքնին հազվադեպ բան չէ: Այնուամենայնիվ, ժապավենի շերտազատման ժամանակ փայտի-սայթաքման շարժումը տեղի է ունենում շատ ավելի արագ, քան գիտնականները ժամանակին ենթադրում էին: Դիտորդական հին սարքավորումները չունեին բավարար ճշգրտություն և կադրերի արագություն՝ ամբողջ գործընթացը գրանցելու համար, ինչի արդյունքում հետազոտությունը կանգ էր առել տասնամյակներով:

2025 թվականին հետազոտական ​​թիմը որդեգրեց բոլորովին նոր դիտարկման տեխնոլոգիան և նորարարական փորձարարական գաղափարները և առաջին անգամ լիովին պատկերացրեց իրական մեխանիզմը, որը ետևում է ժապավենը պատռելիս առաջացած կոշտ աղմուկի հետևում:

Փորձի կարգավորումը պարզ էր. հետազոտողները կպցրին սովորական թափանցիկ ժապավենը ապակե ափսեի վրա: Ժապավենը մաքրելիս մի քանի սարքեր միաժամանակ արձանագրել են բաժանման ողջ գործընթացը.

Ապակու տակ տեղադրված բարձր արագությամբ տեսախցիկը ֆիքսել է կպչուն շերտերի թեփոտվող ձևը և ճաքերի տարածման արագությունը իրական ժամանակում ափսեի միջով;

Schlieren պատկերման համակարգ. օդը անտեսանելի է անզեն աչքով, սակայն լույսը մի փոքր թեքվում է տարբեր խտության օդի միջով անցնելիս: Այս օպտիկական սարքը մեծացնում և գրանցում է լույսի նման շեղումը՝ տեսանելի դարձնելով օդում ձևավորված սեղմման ալիքներն ու հարվածային ալիքները.

Բարձր ճշգրտության խոսափողերը ձայնագրում էին ձայնը համաժամանակյա՝ ճշգրիտ համապատասխանեցնելով յուրաքանչյուր ձայնային զարկերակին համապատասխան նյութի կոտրվածքին, որը նկարահանվել է տեսախցիկով:

Փորձը նկարահանել է կադրեր ծայրահեղ բարձր արագությամբ՝ 2 միլիոն կադր վայրկյանում: Համեմատության համար նշենք, որ ստանդարտ ֆիլմերն աշխատում են ընդամենը 24 կադր/վ արագությամբ, իսկ սովորական դանդաղ շարժման տեսանյութերը բարձրանում են 240 կադր/վրկ արագությամբ: Երկու միլիոն կադր նշանակում է, որ յուրաքանչյուր փոքրիկ շարժում մեկ վայրկյանում բաժանվում է երկու միլիոն առանձին կադրերի:

Ճշգրիտ կերպով հավասարեցնելով աուդիո ազդանշանները տեսողական կադրերի հետ՝ հետազոտողները վերջապես բացահայտեցին ժապավենի աղմկոտ աղմուկի իրական աղբյուրը:

Երբ ժապավենը դեպի վեր եք քաշում, կեղևավորված և չկեղևավորված հատվածների սահմանի հետևում հորիզոնական ճեղք է առաջանում: Ժապավենի երկարությանը ուղղահայաց՝ ճեղքը ժապավենի վրայով անցնում է մի եզրից մյուսը:

Ճեղքը տարածվում է օդում ձայնի արագությունից ավելի արագ՝ որակելով որպես գերձայնային կոտրվածք; Այն պահին, երբ գերձայնային ճեղքը հասնում է ժապավենի եզրին, զանգվածային էներգիան արտանետվում է օդ և ձևավորում դեպի արտաքին -տարածվող աղեղ-ձևավորված հարվածային ալիք: Այն կիսում է պայթյունի հարվածային ալիքների ճշգրիտ ձևը, միայն փոքր մասշտաբով.

Այս ցնցող ալիքը, ըստ էության, փոքր ձայնային բում է, որը հետևում է նույն ֆիզիկական սկզբունքին, ինչպիսին ձայնային բումն է, որը ստեղծվել է, երբ կործանիչները կոտրում են ձայնային պատնեշը.

Ցիկլը շարունակաբար կրկնվում է. մեկ հորիզոնական ճեղքից և ձայնային բումից հետո նոր գերձայնային լայնակի ճեղք է ձևավորվում ավելի վերև՝ անդադար արձակելով ցնցող ալիքներ, մինչև դադարեք պատռել ժապավենը:

Շարունակական զրնգուն «պատռել» ձայնը, որը մենք լսում ենք, մեկ թրթռումային աղմուկ չէ: Փոխարենը, անհամար փոքրիկ ցնցող ալիքները մեկը մյուսի հետևից հարվածում են թմբկաթաղանթին: Հարվածային ալիքներն առաջանում են այնպիսի բարձր հաճախականությամբ, որ մարդու ականջները չեն կարողանում տարբերակել առանձին իմպուլսները՝ միախառնվելով համառ ծակող աղմուկի։

Լայն հասարակությունը ավանդական տեսակետ ունի, որ ժապավենի վրա շփումը առաջացնում է թրթռումներ, որոնք խառնում են օդը և առաջացնում աղմուկ: Այնուամենայնիվ, իրական ֆիզիկական մեխանիզմն այլ պատմություն է պատմում. ժապավենի պատռումը առաջացնում է նյութի գերձայնային կոտրվածք: Զանգվածային էներգիան ակնթարթորեն ազատվում է ճեղքերի եզրերին՝ սեղմելով շրջապատող օդը և առաջացնելով այդ դաժան աղմուկը ցնցող ալիքների միջոցով: Թեև երկու բացատրությունները տարբերվում են միայն մեկ բայով, դրանց հիմքում ընկած ֆիզիկական տրամաբանությունը աշխարհներով հեռու է:

Այս հետազոտության ամենագրավիչ մասը ավելին է, քան դրա հակաինտուիտիվ փորձարարական բացահայտումները. այն բացահայտում է խորը ճշմարտություն. առօրյա կյանքում անթիվ աննշան առօրյաները թաքցնում են ֆիզիկական առեղծվածները, որոնք դեռ պետք է ամբողջությամբ բացահայտվեն: Գրենական պիտույքների հասարակ ժապավենը, որն արժե ընդամենը մեկ ԱՄՆ դոլար, այն պատռելու պատահական գործողությունը, տեսանելի հորիզոնական ճեղքերը և տատանվող ծակող աղմուկը, այս ամենը կապված է ցնցող ֆիզիկայի բարդ համակարգի հետ, ներառյալ գերձայնային կոտրվածքը և մանրանկարչական ձայնային բումերը: Առօրյա կյանքի ամենասովորական պահերի մեջ է գտնվում գիտության ամենամաքուր սիրավեպը: