जब तपाइँ प्याकिंग टेप च्यात्दै हुनुहुन्छ, तपाइँ सुपरसोनिक ध्वनि बूमहरू सिर्जना गर्दै हुनुहुन्छ।

जब तपाइँ प्याकिंग टेप च्यात्दै हुनुहुन्छ, तपाइँ सुपरसोनिक ध्वनि बूमहरू सिर्जना गर्दै हुनुहुन्छ।

आज हामी सबैले अनुभव गरेको एउटा सानो कुराको बारेमा कुरा गर्दैछौं - प्याकेज खोल्ने, वा अझ स्पष्ट रूपमा, तपाईंले स्पष्ट प्याकिङ टेप खोल्ने क्षण।

यो स्टेशनरी पसलहरूमा बेचेको सस्तो स्पष्ट टेप मात्र हो, र धेरै मानिसहरू सोच्छन् कि यसको बारेमा अन्वेषण गर्न लायक केहि छैन। तैपनि यस साधारण आन्दोलनको पछाडि एक भौतिक पजल छ जसले भौतिकशास्त्रीहरूलाई दशकौंदेखि चकित पारेको छ। एउटा भर्खरै प्रकाशित कागजले अन्ततः रहस्यलाई हल गर्दछ, र निष्कर्ष यति आश्चर्यजनक छ कि तपाइँ यसलाई पहिलो नजरमा विश्वास गर्नुहुन्न।

हामी मध्ये धेरैले संयोगवश सुराग देख्यौं जब हामी बच्चा थियौं। यदि तपाईंले त्यसबेला बनावटमा राम्ररी ध्यान दिनुभयो भने, तपाईंले टेप च्यात्दा तेर्सो दरारहरू देखा पर्नुहुनेछ, र यी दरारहरू ती तीव्र, विशिष्ट आवाज टेपसँग नजिकबाट जोडिएका छन्। तपाईंले प्रयोग गर्न सक्ने एउटा चाल पनि छ: टेपलाई बिस्तारै र स्थिर रूपमा तान्नुहोस्, र यो धेरै कम तेर्सो दरार र धेरै कम कठोर आवाजको साथ सजिलैसँग अलग हुनेछ। बच्चाहरूको रूपमा, हामीले विज्ञानलाई नबुझेर मात्र घटनालाई अवलोकन गर्यौं, सुपरसोनिक मेकानिकहरू खेलिरहेका थिए भनेर कहिल्यै थाहा थिएन।

फाटेको टेपले चर्को, काँप्ने, दाँत - झ्याल्ने आवाज निकाल्छ; तपाईले जति छिटो तान्नु हुन्छ, त्यति नै तिखो आवाज, दुईवटा डेस्कमा पनि सुन्न सकिन्छ।

धेरैजसो मानिसहरूले चर्को आवाज घर्षणबाट उत्पन्न भएको मान्छन्: टाँसिने टेपका दुई तहहरू एकअर्काको विरुद्धमा रगड्छन् र कम्पन हुन्छन्, ध्वनि सिर्जना गर्न हावालाई उत्तेजित गर्दछ, जस्तै तारहरू तिर सर्ने भायोलिन धनु।

यो तर्क पहिलो नजर मा उचित लाग्दछ, तर यो एक महत्वपूर्ण त्रुटि छ। आवाज तान्ने गति, कोण, र टेप ब्रान्डमा निर्भर गर्दछ। साधारण घर्षण कम्पनले यस्तो फराकिलो भिन्नताहरूको लागि खाता गर्न सक्दैन।

भौतिकशास्त्रीहरूले दशकौंसम्म यस पजलको अध्ययन गरेका छन् र एउटा महत्त्वपूर्ण सुराग पत्ता लगाएका छन्: टेप सजिलैसँग अलग हुँदैन। बन्डिङ इन्टरफेस टाइट टाँसिने र अचानक चिप्लिने बिचमा एकान्तरण हुन्छ, जर्कीमा हिड्ने जिपर जस्तै फिट हुन्छ। आसंजन र स्लाइडिङको यो वैकल्पिक चक्रलाई स्टिक-स्लिप गति भनिन्छ।

स्टिक-स्लिप गति एक सामान्य घर्षण घटना हो जुन दैनिक जीवन र प्रकृतिमा जताततै अवस्थित हुन्छ:

भूकम्प: फल्ट लाइनहरूमा चट्टानको तहहरू एकसाथ बन्द हुन्छन्। एक महत्वपूर्ण थ्रेसहोल्ड नपुगेसम्म तनाव बढ्छ, अचानक स्लाइडिङ ट्रिगर।

बास्केटबल द्रुत स्टपहरू: स्नीकरका तलहरू काठको कोर्टमा रग्दा चिच्याउने आवाज उत्पन्न हुन्छ।

पुरानो काठका ढोकाहरू: जब तपाईंले ढोका खोलिदिनुभयो भने काज घर्षणले कठोर क्र्याकहरू सिर्जना गर्दछ।

ब्ल्याकबोर्डमा लेख्दै: चक झटका झटका स्लाइड गर्दछ र एक असहज श्रिल आवाज निकाल्छ।

स्टिक - स्लिप आफैमा दुर्लभ छैन। यद्यपि, टेप पिलिङको क्रममा स्टिक-स्लिप आन्दोलन वैज्ञानिकहरूले एक पटक अनुमान गरेको भन्दा धेरै छिटो हुन्छ। पुरानो अवलोकन उपकरणहरूमा पूर्ण प्रक्रिया रेकर्ड गर्न पर्याप्त परिशुद्धता र फ्रेम दरको अभाव थियो, अनुसन्धानलाई दशकौंसम्म रोकिएको थियो।

2025 मा, एक अनुसन्धान टोलीले ब्रान्ड-नयाँ अवलोकन प्रविधि र नवीन प्रयोगात्मक विचारहरू अपनायो, र पहिलो पटक टेप च्यात्दा उत्पन्न कठोर आवाजको पछाडिको वास्तविक संयन्त्रलाई पूर्ण रूपमा कल्पना गर्‍यो।

प्रयोग सेटअप सीधा थियो: शोधकर्ताहरूले नियमित स्पष्ट प्याकिङ टेपलाई गिलास प्लेटमा टाँस्यो। टेप पिल गर्दा, धेरै यन्त्रहरूले एकै साथ सम्पूर्ण विभाजन प्रक्रिया रेकर्ड गरे:

गिलास मुनि माउन्ट गरिएको उच्च गतिको क्यामेराले टाँसिने तहहरूको पीलिंग आकार र प्लेट मार्फत वास्तविक समयमा दरारहरूको प्रसार गति कैद गर्‍यो;

श्लिरेन इमेजिङ सिस्टम: हावा नाङ्गो आँखामा अदृश्य हुन्छ, तर विभिन्न घनत्वको हावामा जाँदा प्रकाश अलिकति झुक्छ। यो अप्टिकल उपकरणले यस्तो प्रकाश विक्षेपणलाई म्याग्निफाइज र रेकर्ड गर्छ, जसले हावामा बनेको कम्प्रेसन तरंगहरू र शॉकवेभहरूलाई दृश्यात्मक बनाउँछ।

उच्च

प्रयोगले 2 मिलियन फ्रेम प्रति सेकेन्डको अल्ट्रा-उच्च फ्रेम दरमा फुटेज खिच्यो। तुलनाको लागि, मानक चलचित्रहरू केवल 24 fps मा चल्छन्, र सामान्य ढिलो-मोशन भिडियोहरू 240 fps मा शीर्ष आउट हुन्छन्। दुई मिलियन फ्रेम भनेको एक सेकेन्ड भित्रको प्रत्येक सानो आन्दोलनलाई दुई मिलियन व्यक्तिगत फ्रेमहरूमा विभाजन गरिएको छ।

भिजुअल फुटेजको साथ अडियो संकेतहरू सही रूपमा पङ्क्तिबद्ध गरेर, अन्वेषकहरूले अन्ततः टेपको तिखो आवाजको वास्तविक स्रोत पहिचान गरे।

जब तपाइँ ट्यापलाई माथि तान्नुहुन्छ, एक तेर्सो क्र्याक बनाउँछ सिमाना पछाडि दायाँ छीलिएको र नलगाइएको खण्डहरू बीचको। टेपको लम्बाइको लम्बाइमा, क्र्याक दौडहरू टेपमा एक किनारबाट अर्कोतिर जान्छ।

दरार हावामा ध्वनिको गति भन्दा छिटो फैलिन्छ, सुपरसोनिक फ्र्याक्चरको रूपमा योग्य हुन्छ; सुपरसोनिक दरार टेपको किनारमा पुग्दा ठूलो ऊर्जा हावामा निस्कन्छ र बाहिरी - फैलिएको चाप - आकारको शॉकवेभ बनाउँछ। यसले विष्फोट झटका तरंगहरूको सही आकार साझा गर्दछ, केवल एक माइनस स्केलमा;

यो शॉकवेभ अनिवार्य रूपमा सानो ध्वनि बूम हो, समान भौतिक सिद्धान्तलाई पछ्याउँदै, लडाकू जेटहरूले ध्वनि अवरोध तोड्दा ध्वनि बूम सिर्जना हुन्छ।

चक्र लगातार दोहोरिन्छ: एक तेर्सो क्र्याक र ध्वनि बूम पछि, नयाँ सुपरसोनिक ट्रान्सभर्स क्र्याक थप माथि बन्छ, तपाईले टेप च्यात्न बन्द नगरुन्जेल शॉकवेभहरू ननस्टप छोड्छ।

हामीले सुन्ने निरन्तर चर्को "रिप" आवाज एउटै कम्पन आवाज होइन। यसको सट्टा, अनगिन्ती स-साना झटकाहरू कानको पर्दामा एकपछि अर्को प्रहार गर्छन्। झटका तरंगहरू यति उच्च आवृत्तिमा हुन्छन् कि मानव कानले व्यक्तिगत पल्सहरू छुट्याउन सक्दैनन्, एक साथ लगातार छेड्ने आवाजमा मिसिन्छ।

सामान्य जनताको परम्परागत धारणा छ कि टेपमा घर्षणले कम्पन उत्पन्न गर्दछ जसले हावालाई उत्तेजित गर्दछ र आवाज सिर्जना गर्दछ। यद्यपि वास्तविक भौतिक संयन्त्रले फरक कथा बताउँछ: टेप फाड्दा सामग्रीको सुपरसोनिक फ्र्याक्चर हुन्छ। ठूलो ऊर्जा तुरुन्तै क्र्याक किनारहरूमा रिलिज हुन्छ, वरपरको हावा कम्प्रेस गर्दै र शॉकवेभहरू मार्फत त्यो कठोर श्रिल आवाज उत्पादन गर्दछ। यद्यपि दुई व्याख्याहरू केवल एक क्रियाद्वारा भिन्न हुन्छन्, तिनीहरूको अन्तर्निहित भौतिक तर्क संसारहरू अलग छन्।

यस अनुसन्धानको सबैभन्दा मनमोहक भाग यसको प्रतिरोधात्मक प्रयोगात्मक निष्कर्षहरू भन्दा बढी हो - यसले गहिरो सत्य प्रकट गर्दछ: दैनिक जीवनमा अनगिन्ती तुच्छ दिनचर्याहरूले भौतिक रहस्यहरू लुकाउँछन् जुन अझै पूर्ण रूपमा उलगड्न बाँकी छ। केवल एक अमेरिकी डलरको लागतको स्टेशनरी टेपको एक सादा रोल, यसलाई च्याप्ने अनौपचारिक कार्य, देखिने तेर्सो दरारहरू र उतार-चढाव गर्ने आवाजले सुपरसोनिक फ्र्याक्चर र मिनिएचर सोनिक बूमहरू सहित झटका भौतिक विज्ञानको जटिल प्रणालीमा बाँध्छ। दैनिक जीवनको सबैभन्दा सामान्य क्षणहरूमा विज्ञानको सबैभन्दा शुद्ध रोमान्स निहित छ।