RW Space

В жизни есть вещи, о которых многие люди даже не задумываются. Вода смачивает вещи. Гравитация отстой. А целлофановая лента кричит, когда ее отрываешь.

Однако, в отличие от хитросплетений гравитации, визг ленты теперь объяснен. Команда физиков под руководством Эр Цян Ли из Китайского университета науки и технологий использовала сверхскоростные камеры и чувствительные микрофоны, чтобы зафиксировать, что на самом деле происходит, когда обычный прозрачный скотч отслаивается от стекла.

Ответ на удивление технический: визг представляет собой череду крошечных ударных волн, которые возникают, когда сверхзвуковые трещины, проносящиеся сквозь клейкий слой ленты, достигают ее краев.

Да. Ваша обычная самоклеящаяся лента издает крошечные звуковые «гулы».

На самом деле шумные протесты скотча расследуются уже несколько десятилетий. В 2010 году группа физиков наблюдала, как упругие волны пробегают по оторвавшейся части ленты, и предположила, что визг исходит именно от них. Затем статья 2014 года связала звук с переломами ленты, но так и не смогла определить точный механизм.

Ли и его коллеги хотели докопаться до сути загадки. Они разработали эксперимент, чтобы подробно наблюдать, что происходит, когда полоска скотча шириной 19 миллиметров (0,75 дюйма) отделяется от стекла.

Теперь, когда вы снимаете ленту, она отрывается не одним плавным движением, а резким хаотичным движением, которое физики называют «прилипанием-скольжением». Такое поведение прилипания изучалось на протяжении десятилетий.

По мере отслаивания клей продолжает упорно прилипать к поверхности в течение доли секунды. Это часть палки. Когда тянущая сила наконец преодолевает клеевую связь, она внезапно уступает место. Это ошибка. Этот процесс повторяется снова и снова по мере того, как вы снимаете ленту.

Однако во время каждой фазы скольжения внутри клея происходит что-то драматическое на микроскопическом уровне. Он отслаивается неравномерно по всей ширине; скорее, он рвется узкими полосами, которые бегут по ленте вбок, от одного края к другому.

Это называется поперечными переломами, и Ли и его коллеги обнаружили, что они являются ключом к тому, почему лента кричит.

Команда записала отслаивание ленты с помощью двух микрофонов и двух высокоскоростных камер, одна из которых была направлена на нижнюю сторону ленты из-под стекла, а другая над экспериментом, используя шлирен-систему визуализации для фиксации возмущений в окружающей среде. air.

Они обнаружили, что необычность переломов заключается в их скорости. Они зафиксировали скорость разрушения от 250 до 600 метров в секунду (от 560 до 1340 миль в час). Для сравнения, скорость звука в воздухе при комнатной температуре составляет около 342 метров в секунду. Это означает, что некоторые из трещин движутся по клеевому слою со скоростью, почти вдвое превышающей скорость звука.

Поскольку трещины движутся так быстро, они оставляют после себя крошечный зазор между лентой и стеклом, мимолетный карман частичного вакуума. Воздух не может проникнуть достаточно быстро, чтобы заполнить его по мере его формирования. Карман движется вместе с трещиной, пока не достигает края ленты, после чего воздух устремляется внутрь, и карман внезапно разрушается.

По теме: Датчики землетрясения обнаруживают звуковые удары от приближающегося космического мусора

Резкое разрушение полости — это то, что вызвало в воздухе слабую ударную волну. Эти изолированные толчки движутся со скоростью, немного превышающей скорость звука – 355 метров в секунду – больше похожи на звуковой шепот, чем на грохот, но приводятся в действие схожими сверхзвуковыми механизмами.

Наконец, сравнив время прихода звука к двум микрофонам, расположенным на противоположных сторонах ленты, исследователи подтвердили, что каждый удар возникает на краю, а не вдоль длины трещины.

«Упругие волны, распространяющиеся в оторванной ленте, также могут производить некоторый звук», — заключают исследователи. «но результаты наших изображений ясно показали, что череда слабых толчков превосходит любые подобные воздействия».

И вот оно. Не обязательно быть пилотом Маха, чтобы преодолеть звуковой барьер. Просто найдите рулон ленты и сходите с ума.

Исследование опубликовано в журнале Physical Review E.