Исследователи раскрыли механизм возникновения характерного скрипучего звука, который слышен при быстром отклеивании клейкой ленты. Оказалось, что этот звук вызывают ударные волны, возникающие из-за распространения микротрещин по ленте с сверхзвуковой скоростью.
Об этом сообщает ProIT
История создания скотча и его физические свойства
Первая прозрачная клейкая лента была разработана инженером компании 3M Ричардом Дрю в 1930 году. Ее создали для защиты автомобильной краски, которую повреждали тогдашние клейкие материалы. Дрю использовал клей на основе наждачной бумаги и нанес его на целлофановую ленту. Вместе с коллегой Джоном Борденом инженер также изобрел диспенсер в форме улитки, что сделало скотч популярным во время Великой депрессии. Именно тогда ленту активно использовали для ремонта бытовых вещей.
Скотч привлекал внимание не только потребителей, но и физиков. Еще в 1939 году исследователи заметили явление свечения при отклеивании ленты, которое получило название триболюминесценция — это генерация света в процессе разрыва, трения или измельчения материалов. Например, алмазы могут светиться синим или красным при резке, а керамика излучает желто-оранжевый свет под абразивным действием водяной струи.
Открытие природы скрипа скотча
Звук, который возникает при отклеивании скотча, долгое время оставался загадкой для ученых. В 2010 году группа под руководством Сигурда Тороддсена из Университета короля Абдаллы в Саудовской Аравии с помощью высокоскоростной съемки обнаружила поперечные трещины, которые движутся по всей ширине клеевого слоя с сверхзвуковой скоростью. В 2024 году исследователи смогли установить прямую связь между возникновением скрипучего звука и этими трещинами. Целью новой работы было выяснить, является ли именно кончик трещины, который быстро движется, источником звуковых импульсов, которые мы воспринимаем как скрип скотча.
Для подтверждения гипотезы команда провела эксперимент с синхронной высокоскоростной видеосъемкой и записью звука. Скотч отклеивали вручную с помощью металлического стержня, фиксируя образование трещин двумя камерами и записывая звук на два микрофона. Такой подход позволил точно определить источник импульсов давления, которые сопровождают процесс отклеивания.
Результаты показали: звук формируется в результате серии слабых ударных волн, которые усиливаются, когда поперечные трещины доходят до края ленты. Решающее значение имеет сверхзвуковая скорость распространения трещин относительно воздуха.
“При раскрытии трещины между лентой и твердым телом образуется частичный вакуум. Трещина движется слишком быстро, чтобы эта пустота заполнилась немедленно, даже несмотря на то, что воздух всасывается с направления, перпендикулярного трещине. Поэтому пустота движется вместе с трещиной, пока не достигнет конца ленты и не выльется в неподвижный воздух снаружи”, — объясняют исследователи.
Таким образом, каждый раз, когда вершина трещины достигает края скотча, возникает отдельный звуковой импульс — именно тот неотъемлемый скрип, который знаком многим пользователям клейкой ленты.