Fica
DTiNews
Nội vụ & Xã hộiBí mật vật lý đằng sau âm thanh kêu rít trên sân bóng rổ
(Dân trí) - Tiếng két két của giày thể thao trên sân bóng rổ ẩn chứa một bí mật khoa học đằng sau.
Bên cạnh âm thanh đập bóng, tiếng cổ vũ của đám đông, tiếng giày thể thao ma sát trên bề mặt sân là âm thanh không thể thiếu trong các trận bóng rổ.
Để tìm hiểu rõ hiện tượng vật lý đằng sau âm thanh đặc trưng trên, Adel Djellouli - nhà khoa học về cơ học ứng dụng tại Đại học Harvard cùng các cộng sự đã quay lại cảnh một chiếc giày bóng rổ phát ra tiếng kêu khi chạm vào một tấm kính nhẵn.
Nhóm nghiên cứu sử dụng kỹ thuật ghi hình tốc độ cao để ghi lại sự biến dạng của đế cao su, vốn xuất hiện thành từng đợt xung trên bề mặt tiếp xúc.
Mô phỏng phương pháp nghiên cứu bề mặt ma sát khi giày bóng rổ trượt trên sân đấu (Ảnh: Adel Djellouli).
Nghiên cứu phát hiện rằng cao độ của tiếng kêu khớp với tần suất xuất hiện của các đợt xung. Trong giày, các xung lặp lại khoảng 4.800 lần/giây, tần suất này được quyết định bởi độ cứng và độ dày của đế giày.
Những loại đế có gờ bề mặt, giống như các hoa văn chống trượt thường thấy trên giày của cầu thủ bóng rổ, tạo ra tần suất xung ổn định. Đây chính là yếu tố tạo nên tiếng “két két” đặc trưng trong một trận bóng rổ.
Hình ảnh tốc độ cao và các phép đo âm thanh cho thấy một cơ chế chưa từng được quan sát trước đây đằng sau tiếng kêu phát sinh tại vùng tiếp xúc giữa vật liệu mềm và bề mặt cứng.
"Chúng tôi quan sát thấy các 'xung trượt mở' diễn ra rất nhanh - tương tự như các vết nứt trong động đất - di chuyển dọc theo bề mặt tiếp xúc và mang theo chuyển động trượt với tốc độ xấp xỉ tốc độ sóng cắt của vật liệu mềm”, GS Bertoldi nói.
Tiếng giày thể thao két trên sân bóng rổ là hiện tượng vật lý xảy ra khi đế cao su bám rồi trượt liên tục trên mặt sân, tạo ra các xung ma sát lặp lại đủ đều để phát thành âm thanh có cao độ rõ ràng (Ảnh: Tố Linh).
Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện thêm một số chi tiết thú vị khác về tiếng “két” của giày thể thao.
Chẳng hạn, độ dày và độ cứng của một khối cao su hoặc đế giày chính là yếu tố quyết định cao độ của tiếng kêu. Phát hiện này gợi ra một cách để tạo ra những đôi giày "im lặng": điều chỉnh tiếng két lên tần số siêu âm. Con người không thể nghe được âm thanh ở tần số cao như vậy. Các nhà sản xuất giày có thể làm điều này bằng cách làm cho đế giày mỏng hơn, hoặc điều chỉnh vật liệu dùng để làm đế giày.
Nghiên cứu này còn gợi mở câu hỏi lớn hơn về bản chất của ma sát và sự trượt giữa hai bề mặt.
Thông thường, chúng ta có thể nghĩ sự trượt là một chuyển động liền mạch. Tuy nhiên, ở cấp độ rất nhỏ, hai bề mặt tiếp xúc không trượt đều ngay lập tức. Một số điểm trên bề mặt có thể bị “ghim” lại do ma sát, sau đó đột ngột bung ra khi lực tác động đủ lớn. Quá trình bám rồi trượt này tạo thành các xung chuyển động lan dọc theo bề mặt tiếp xúc.
Các nhà nghiên cứu cho rằng việc hiểu động lực học giữa hai bề mặt có thể giúp làm sáng tỏ nhiều hiện tượng khác liên quan đến ma sát, trong đó có các đứt gãy địa chất.
