ค้นพบแล้ว!! รองเท้ามีเสียงเอี๊ยด และมันเกี่ยวข้องกับสายฟ้าจิ๋ว

เราพบคำตอบแล้วว่าทำไมรองเท้าถึงมีเสียงเอี๊ยด และมันเกี่ยวข้องกับสายฟ้าจิ๋ว จริงหรือนี่ โดยที่ทางวิศวกรจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดคิดว่าพวกเขาค้นพบสาเหตุที่รองเท้าบาสเก็ตบอลมีเสียงเอี๊ยดแล้ว และมันเกิดจากแรงเสียดทานเป็นหย่อมๆ ระหว่างยางกับพื้นสนาม

ผลการศึกษาชิ้นใหม่ชี้ว่า เสียงเอี๊ยดอ๊าดที่ได้ยินทั่วไปของรองเท้าผ้าใบในสนามบาสเก็ตบอล อาจเกิดจากหลายสาเหตุมากกว่าแค่แรงเสียดทานอาจเกิดจากหลายสาเหตุมากกว่าแค่แรงเสียดทาน

นักวิจัยค้นพบว่าเสียงเอี๊ยดแหลมของยางบนพื้นแข็งนั้นเกิดขึ้นเมื่อบริเวณเล็กๆ ที่เกิดการลื่นไถลระหว่างพื้นรองเท้ากับพื้นเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเหนือเสียง และในการทดลองบางครั้ง กระบวนการนี้ยังเกี่ยวข้องกับประกายไฟขนาดเล็กคล้ายฟ้าผ่าอีกด้วย ยิ่งไปกว่านั้น ผลการค้นพบนี้อาจนำไปสู่ความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับแผ่นดินไหวและช่วยในการออกแบบพื้นผิวที่มีการยึดเกาะที่ดียิ่งขึ้น

งานวิจัยชิ้นใหม่ที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 25 กุมภาพันธ์ที่ผ่านมา ในวารสาร Nature แสดงให้เห็นว่ายางนุ่มไม่ได้ลื่นอย่างที่หลายคนคิด แทนที่จะยึดติดและลื่นไถลไปพร้อมกัน การเคลื่อนไหวจะรวมตัวกันเป็นช่วงๆ อย่างรวดเร็ว คล้ายกับรอยย่น เรียกว่า " จังหวะการลื่นไถลแบบเปิด " ซึ่งจะทำให้ยางแยกตัวและยึดติดใหม่ในบริเวณที่สัมผัส จังหวะที่เกิดขึ้นซ้ำๆ เหล่านี้ก่อให้เกิดการสั่นสะเทือนที่เราได้ยินเป็นเสียงเอี๊ยดๆ

1. เสียงเอี๊ยดไม่ใช่แค่การเสียดสีธรรมดา
ในอดีต เราเชื่อกันว่าเสียงรองเท้า (โดยเฉพาะรองเท้าบาสเกตบอลบนพื้นสนาม) เกิดจากปรากฏการณ์ "Stick-Slip" หรือการที่ยางเกาะพื้นแล้วรูดไถลสลับกันไปมา แต่ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดพบว่ามันซับซ้อนกว่านั้น

2. "คลื่นความเร็วเหนือเสียง" (Supersonic Pulses)
จากการใช้กล้องความเร็วสูง (ถ่ายได้ถึง 1 ล้านเฟรมต่อวินาที) นักวิจัยพบว่า เมื่อพื้นยางของรองเท้าไถลไปบนพื้นผิวที่เรียบ มันจะเกิด "คลื่นการแยกตัว" (Detachment Pulses) ที่เคลื่อนที่เร็วมากจนเกือบเท่าหรือเร็วกว่าความเร็วเสียง คลื่นเหล่านี้จะทำให้หน้าสัมผัสของรองเท้า "รูดซิป" เปิดและปิดซ้ำๆ อย่างรวดเร็ว ซึ่งความถี่ในการเกิดซ้ำของคลื่นนี้เองที่กำหนดระดับเสียง "เอี๊ยด" ที่เราได้ยิน

3. สายฟ้าจิ๋ว (Miniature Lightning Bolts)
สิ่งที่น่าประหลาดใจที่สุดคือ นักวิจัยพบว่าในจังหวะที่เกิดการรูดไถลนี้ มีการสะสมของไฟฟ้าสถิตที่รุนแรงมาก จนเกิดการปล่อยประแสไฟฟ้าที่เรียกว่า "Triboelectric Discharges" หรือเปรียบเสมือน "สายฟ้าขนาดจิ๋ว" ภายในช่องว่างเล็กๆ ระหว่างพื้นรองเท้ากับพื้นสนาม ซึ่งประกายไฟจิ๋วเหล่านี้เป็นตัวช่วยกระตุ้นให้เกิดคลื่นการไถลและทำให้เกิดเสียงที่ดังชัดเจนขึ้น

4. ความเชื่อมโยงกับ "แผ่นดินไหว"
นักวิจัยระบุว่า กลไกการเคลื่อนที่ของคลื่นในรองเท้านี้ มีลักษณะทางฟิสิกส์ที่คล้ายคลึงกับการขยับตัวของรอยเลื่อนเปลือกโลกที่ทำให้เกิด แผ่นดินไหว อย่างมาก การศึกษานี้จึงไม่ได้ช่วยแค่เรื่องการออกแบบรองเท้าที่ไร้เสียง แต่ยังอาจช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจพฤติกรรมของแผ่นดินไหวได้ดีขึ้นด้วย

เสียงรองเท้าดังเพราะมีการเกิด "คลื่นกระแทกความเร็วสูง" ควบคู่ไปกับการเกิด "ประกายไฟจากไฟฟ้าสถิต" (สายฟ้าจิ๋ว) ที่รอยต่อระหว่างรองเท้ากับพื้น