Дослідники розкрили механізм виникнення характерного скрипучого звуку, який чути під час швидкого відклеювання клейкої стрічки. Виявилося, що цей звук спричиняють ударні хвилі, які виникають через поширення мікротріщин по стрічці з надзвуковою швидкістю.
Про це розповідає ProIT
Історія створення скотчу та його фізичні властивості
Перша прозора клейка стрічка була розроблена інженером компанії 3M Річардом Дрю у 1930 році. Її створили для захисту автомобільної фарби, яку пошкоджували тодішні клейкі матеріали. Дрю використав клей на основі наждачного паперу й наніс його на целофанову стрічку. Разом із колегою Джоном Борденом інженер також винайшов диспенсер у формі равлика, що зробило скотч популярним під час Великої депресії. Саме тоді стрічку активно застосовували для ремонту побутових речей.
Скотч привертав увагу не лише споживачів, а й фізиків. Ще у 1939 році дослідники помітили явище світіння під час відклеювання стрічки, яке отримало назву триболюмінесценція — це генерація світла у процесі розриву, тертя або подрібнення матеріалів. Наприклад, алмази можуть світитися синім або червоним під час різання, а кераміка випромінює жовто-помаранчеве світло під абразивною дією водяного струменя.
Відкриття природи скрипу скотчу
Звук, який виникає під час відклеювання скотчу, довгий час залишався загадкою для науковців. У 2010 році група під керівництвом Сігурдура Тороддсена з Університету короля Абдалли у Саудівській Аравії за допомогою високошвидкісної зйомки виявила поперечні тріщини, що рухаються по всій ширині клейового шару з надзвуковою швидкістю. У 2024 році дослідники змогли встановити прямий зв’язок між виникненням скрипучого звуку і цими тріщинами. Метою нової роботи було з’ясувати, чи саме кінчик тріщини, що швидко рухається, і є джерелом звукових імпульсів, які ми сприймаємо як скрип скотчу.
Для підтвердження гіпотези команда провела експеримент із синхронною високошвидкісною відеозйомкою та записом звуку. Скотч відклеювали вручну за допомогою металевого стрижня, фіксуючи утворення тріщин двома камерами та знімаючи звук на два мікрофони. Такий підхід дозволив точно визначити джерело імпульсів тиску, що супроводжують процес відклеювання.
Результати показали: звук формується внаслідок серії слабких ударних хвиль, які посилюються, коли поперечні тріщини доходять до краю стрічки. Вирішальне значення має надзвукова швидкість поширення тріщин відносно повітря.
“При розкритті тріщини між стрічкою і твердим тілом утворюється частковий вакуум. Тріщина рухається занадто швидко, щоб ця порожнеча заповнилася негайно, навіть попри те, що повітря всмоктується з напрямку, перпендикулярного тріщині. Тому порожнеча рухається разом з тріщиною, поки не досягне кінця стрічки та не схлюпнеться в нерухоме повітря зовні”, — пояснюють дослідники.
Відтак, кожен раз, коли вершина тріщини доходить до краю скотчу, виникає окремий звуковий імпульс — саме той невід’ємний скрип, який знайомий багатьом користувачам клейкої стрічки.