يكشف الفيزيائيون أخيرًا سبب صراخ الشريط اللاصق عند تقشيره

هناك بعض الأشياء في الحياة التي لا يفكر الكثير من الناس في التشكيك فيها. الماء يبلل الأشياء. الجاذبية تمتص. وشريط السيلوفان يصرخ عندما تقشره.

على عكس تعقيدات الجاذبيةومع ذلك، فقد تم الآن شرح صراخ الشريط. استخدم فريق من الفيزيائيين بقيادة إير تشيانغ لي من جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين كاميرات فائقة السرعة وميكروفونات حساسة لتسجيل ما يحدث بالفعل عندما يتقشر الشريط اللاصق الشفاف العادي بعيدًا عن الزجاج.

الجواب تقني بشكل مدهش: الصراخ عبارة عن قطار موجات صادمة صغيرة، والتي تنفجر عندما تصل الكسور الأسرع من الصوت عبر الطبقة اللاصقة للشريط إلى حوافها.

نعم. ينبعث شريط لاصق ذاتي متنوع في حديقتك صغيرًا طفرات صوتية صغيرة.

في الواقع، كانت الاحتجاجات الصاخبة للشريط اللاصق قيد التحقيق لعقود من الزمن. في عام 2010، لاحظ فريق من الفيزيائيين موجات مرنة تنتقل عبر الجزء المنفصل من الشريط وتوقعت أن الصراخ ينبعث منها. ثم ورقة 2014 ربط الصوت بكسور في الشريط، لكنه لم يصل إلى حد تحديد الآلية الدقيقة.

أراد لي وزملاؤه الوصول إلى حل اللغز. لقد صمموا تجربة لملاحظة ما يحدث بالتفصيل عندما يتم تقشير شريط بعرض 19 ملم (0.75 بوصة) من الشريط اللاصق من الزجاج.

الآن، عندما تقشر الشريط، فإنه لا يتم رفعه بحركة واحدة سلسة فحسب، بل بحركة متشنجة، فوضوي يطلق علماء الفيزياء على هذا النمط اسم “عصا الانزلاق”. لقد كان هذا السلوك العصا الانزلاق درس لعقود.

أثناء التقشير، يستمر اللاصق في التمسك بالسطح بقوة لجزء من الثانية. هذا هو الجزء العصا. عندما تتغلب قوة السحب أخيرًا على الرابط اللاصق، فإنها تنحل فجأة. هذا هو الانزلاق. تتكرر هذه العملية مرارًا وتكرارًا عندما تقوم بفك الشريط.

ومع ذلك، خلال كل مرحلة من مراحل الانزلاق، يحدث شيء مثير داخل المادة اللاصقة على نطاق مجهري. لا يتقشر بشكل متساوٍ عبر عرضه بالكامل؛ بدلاً من، إنها دموع في شرائط ضيقة تتسابق بشكل جانبي عبر الشريط، من حافة إلى أخرى.

تسمى هذه الكسور المستعرضة، وقد وجد لي وزملاؤه أنها المفتاح وراء صراخ الشريط.

سجل الفريق شريط تقشير باستخدام ميكروفونين وكاميرتين عاليتي السرعة، واحدة تشير إلى الجانب السفلي من الشريط من أسفل الزجاج، والأخرى فوق التجربة باستخدام نظام تصوير السطور لالتقاط الاضطرابات في الهواء المحيط.

ووجدوا أن ما يجعل الكسور غير عادية هو سرعتها. لقد سجلوا سرعات كسر تتراوح بين حوالي 250 إلى 600 متر في الثانية (560 إلى 1340 ميلاً في الساعة). وللمقارنة، تبلغ سرعة الصوت في الهواء عند درجة حرارة الغرفة حوالي 342 مترًا في الثانية. وهذا يعني أن بعض الكسور تتحرك عبر الطبقة اللاصقة بسرعات تقترب من ضعف سرعة الصوت.

ولأن الكسور تنتقل بسرعة كبيرة، فإنها تترك وراءها فجوة صغيرة بين الشريط والزجاج، وهي عبارة عن جيب عابر من الفراغ الجزئي. لا يمكن للهواء أن يندفع بسرعة كافية لملئه أثناء تشكله. ويتحرك الجيب مع الشق حتى يصل إلى حافة الشريط، وعندها يندفع الهواء إلى الداخل، وينهار الجيب فجأة.

متعلق ب: أجهزة استشعار الزلازل تكتشف الطفرات الصوتية من النفايات الفضائية القادمة

الانهيار المفاجئ للتجويف هو ما أطلق موجة صادمة ضعيفة في الهواء. تتحرك هذه الصدمات المعزولة بسرعة أكبر قليلاً من سرعة الصوت – 355 مترًا في الثانية – وهي أشبه بالهمس الصوتي من دوي الانفجار، ولكنها مدفوعة بآليات أسرع من الصوت مماثلة.

وأخيرًا، من خلال مقارنة وقت وصول الصوت إلى ميكروفونين موضوعين على جانبي الشريط المتقابلين، أكد الباحثون أن كل صدمة تنشأ عند الحافة وليس على طول الشق.

“يمكن للموجات المرنة التي تنتقل في الشريط المنفصل أن تنتج بعض الصوت أيضًا” يستنتج الباحثون“لكن نتائج التصوير لدينا أظهرت بوضوح أن قطار الصدمات الضعيفة يتغلب على أي مساهمات من هذا القبيل.”

إذن هذا هو الحال. ليس من الضروري أن تكون طيارًا ماخًا لتتمكن من كسر حاجز الصوت. ما عليك سوى العثور على لفة من الشريط اللاصق والجنون.

وقد تم نشر البحث في المراجعة البدنية ه.