Сіз орауыш таспаны жыртқанда, сіз дыбыстан жоғары дыбыстық бумдарды жасайсыз.

Сіз орауыш таспаны жыртқанда, сіз дыбыстан жоғары дыбыстық бумдарды жасайсыз.

Бүгін біз барлығының басынан өткерген кішкентай нәрсе туралы айтып отырмыз - бумаларды ашу, дәлірек айтқанда, таза орауыш таспаны жыртқан кезде.

Бұл кеңсе тауарлары дүкендерінде сатылатын арзан мөлдір таспа, және адамдардың көпшілігі бұл туралы зерттеуге тұрарлық ештеңе жоқ деп ойлайды. Осы қарапайым қозғалыстың артында ондаған жылдар бойы физиктерді таң қалдырған физикалық басқатырғыш жатыр. Жаңадан шыққан қағаз жұмбақты ақыры шешеді, ал қорытындының таң қалдырғаны соншалық, бір қарағанда сенбей қаласыз.

Көбіміз бала кезімізде кездейсоқ белгілерді байқадық. Егер сіз сол кезде текстураға мұқият назар аударсаңыз, таспаны жыртқанда көлденең жарықтар пайда болатынын байқайсыз және бұл жарықтар сол өткір, ерекше шу таспасымен тығыз байланысты. Сіз қолдануға болатын трюк бар: таспаны ақырын және тұрақты тартыңыз, сонда ол көлденең жарықтар азырақ және қатты дыбыспен біркелкі бөлінеді. Бала кезімізде біз бұл құбылысты ғылымды түсінбей, дыбыстан жоғары механиканың ойнап жатқанын ешқашан білмей-ақ байқадық.

Жыртылатын лента діріл, діріл, тіс-торлы дыбыс шығарады; неғұрлым жылдам тартсаңыз, шу соғұрлым өткір болады, тіпті екі үстелде де естіледі.

Адамдардың көпшілігі қатты шу үйкелістен туындайды деп есептейді: жабысқақ таспаның екі қабаты бір-біріне үйкеледі және дірілдейді, дыбыс шығару үшін ауаны қозғайды, скрипка садағы ішектің бойымен сырғанайды.

Бұл логика бір қарағанда ақылға қонымды болып көрінеді, бірақ оның маңызды кемшілігі бар. Шу тарту жылдамдығына, бұрышына және таспа брендіне байланысты күрт өзгереді. Қарапайым үйкеліс тербелісі мұндай кең өзгерістерді есепке алмайды.

Физиктер бұл басқатырғышты ондаған жылдар бойы зерттеп, маңызды бір түйінді тапты: таспа біркелкі бөлінбейді. Байланыстыру интерфейсі қатты жабысу мен кенет сырғып кету арасында ауысады, жабысып қалған найзағай сияқты дірілдеп қозғалады. Бұл адгезия мен сырғудың ауыспалы циклі таяқша-тайғақ қозғалысы деп аталады.

Таяқ-тайғақ қозғалысы - күнделікті өмірде және табиғатта барлық жерде болатын жалпы үйкеліс құбылысы:

Жер сілкінісі: бұзылу сызықтарындағы тау жыныстары қабаттары бір-біріне жабысады. Стресс критикалық шекке жеткенше күшейеді, бұл кенеттен сырғуды тудырады.

Баскетболдың жылдам тоқтауы: кроссовканың табаны ағаш корттарға үйкелу кезінде пайда болатын сықырлаған шу.

Ескі ағаш есіктер: топсаның үйкелісі есікті ашқанда қатты сықырлайды.

Тақтаға жазу: бор дірілдеп сырғып, ыңғайсыз шыңылдаған дыбыс шығарады.

Stick-slip өзі сирек емес. Дегенмен, таспаны тазарту кезінде таяқтың сырғу қозғалысы ғалымдар болжағаннан әлдеқайда жылдамырақ болады. Ескі бақылау жабдықтарында толық процесті жазу үшін жеткілікті дәлдік пен кадр жиілігі жетіспеді, бұл зерттеу ондаған жылдар бойы тоқтап қалды.

2025 жылы зерттеу тобы жаңа бақылау технологиясы мен инновациялық эксперименттік идеяларды қабылдады және алғаш рет таспаны жырту кезінде пайда болатын қатты шудың нақты механизмін толығымен көрсетті.

Эксперимент орнату қарапайым болды: зерттеушілер шыны табаққа кәдімгі мөлдір орауыш таспаны жабыстырды. Таспаны тазарту кезінде бірнеше құрылғылар бір уақытта бүкіл бөлу процесін жазды:

Шыны астына орнатылған жоғары жылдамдықты камера пластина арқылы нақты уақытта жабысқақ қабаттардың қабыршақтану пішінін және жарықтардың таралу жылдамдығын түсірді;

Schlieren бейнелеу жүйесі: Ауа жай көзге көрінбейді, бірақ әртүрлі тығыздықтағы ауадан өткенде жарық аздап иіледі. Бұл оптикалық құрылғы ауада пайда болған қысу толқындары мен соққы толқындарын көрінетін етіп, осындай жарық ауытқуын ұлғайтады және жазады;

Жоғары-дәлдігі жоғары микрофондар дыбысты синхронды түрде жазып, әрбір дыбыс импульсін камерада түсірілген сәйкес материалдың сынуына дәл сәйкестендіреді.

Эксперимент секундына 2 миллион кадр болатын ультра жоғары кадр жиілігінде кадрлар түсірді. Салыстыру үшін стандартты фильмдер небәрі 24 кадр/сек жылдамдықпен жұмыс істейді, ал қарапайым баяу қозғалыстағы бейнелер секундына 240 кадр жиілігінде. Екі миллион кадр бір секундтағы әрбір кішкентай қозғалыстың екі миллион жеке кадрға бөлінгенін білдіреді.

Аудио сигналдарды визуалды кадрлармен дәл туралау арқылы зерттеушілер таспаның шуылының шынайы көзін анықтады.

Таспаны жоғары қарай тартсаңыз, аршылған және тазартылмаған бөліктер арасындағы шекараның дәл артында көлденең жарықшақ пайда болады. Таспаның ұзындығына перпендикуляр, жарықтар таспаның бір шетінен екіншісіне қарай өтеді.

Жарық ауадағы дыбыс жылдамдығынан жылдамырақ таралады, дыбыстан жоғары сыну ретінде квалификацияланады; Дыбыстан жоғары жарықшақ таспаның шетіне жеткен кезде ауаға массивтік энергия разрядталып, сыртқа-таралатын доғалы-тәрізді соққы толқынын құрайды. Ол жарылыс толқындарының нақты пішінін бөліседі, тек минускулды масштабта;

Бұл соққы толқыны, шын мәнінде, жойғыш ұшақтар дыбыс кедергісін бұзған кезде пайда болатын дыбыстық бум сияқты физикалық принципке сүйене отырып, кішкентай дыбыстық бум болып табылады;

Цикл үздіксіз қайталанады: бір көлденең жарықшақ пен дыбыстық бумнан кейін жаңа дыбыстан жоғары көлденең жарықшақ пайда болады, ол таспаны жыртуды тоқтатқанша тоқтаусыз соққы толқындарын шығарады.

Біз еститін үздіксіз «жырт» дыбысы бір діріл шуы емес. Оның орнына сансыз ұсақ соққы толқындары бірінен соң бірі құлақ қалқанына соғылады. Соққы толқындары соншалықты жоғары жиілікте пайда болады, адам құлағы жеке импульстарды ажырата алмайды және тұрақты пирсинг шуына біріктіріледі.

Жұртшылық таспадағы үйкеліс ауаны қоздыратын және шу тудыратын діріл тудырады деген дәстүрлі көзқарасты ұстанады. Дегенмен, нақты физикалық механизм басқа оқиғаны айтады: таспаның жыртылуы материалдың дыбыстан жоғары сынуын тудырады. Жаппай энергия жарықшақтардың шеттерінде лезде бөлініп, айналадағы ауаны қысып, соққы толқындары арқылы қатты шуыл шығарады. Екі түсініктеме бір ғана етістікпен ерекшеленсе де, олардың физикалық логикасы бір-бірінен бөлек дүниелер.

Бұл зерттеудің ең қызықты бөлігі оның қарама-қайшы эксперименталды тұжырымдарынан гөрі көп — ол терең шындықты ашады: күнделікті өмірдегі сансыз тривиальды тәртіптер әлі толық ашылмаған физикалық құпияларды жасырады. Небәрі бір АҚШ доллары тұратын кеңсе таспасының қарапайым орамы, оны жыртудың кездейсоқ әрекеті, көрінетін көлденең жарықтар және ауытқымалы тесу шуының бәрі соққы физикасының күрделі жүйесіне, соның ішінде дыбыстан жоғары сынықтар мен миниатюралық дыбыс бумдарына байланысты. Күнделікті өмірдің ең қарапайым сәттерінің ішінде ғылымның ең таза романтикасы жатыр.