Наконец-то по-настоящему важная работа! Команда физиков из Саудовской Аравии, Индии и Китая выяснила [1], почему, когда вы отрываете скотч от катушки, он визжит. Чтобы понять это, ученые отрывали обычный узкий скотч от стекла, записывая процесс на две высокоскоростные камеры и два микрофона. Одна камера снимала саму ленту и зону отрыва, а вторая работала в режиме так называемой шлирен-съемки, которая делает видимыми возмущения воздуха, так как воздух разной плотности чуть-чуть по-разному преломляет свет. И вот что они выяснили. Когда вы тянете скотч, он отрывается не ровно, а рывками, по так называемой схеме «прилипание-срыв» (stick-slip). Когда вы тянете за край ленты, клей еще долю секунды остается приклеенным к поверхности – это фаза прилипания. Но в какой-то момент сила натяжения наконец превышает прочность сцепления, и связь резко «срывается» – система переходит в фазу срыва. И это чередование повторяется снова и снова, все время, пока вы тянете скотч. Но это было известно и ранее. Теперь же физики смогли разобраться в деталях происходящего. И их наблюдения показали, что визг – это череда крошечных ударных волн, которые возникают, когда сверхзвуковые трещины, движущиеся по клеевому слою, доходят до краев ленты. Да-да, слово «сверхзвуковые» в предыдущем абзаце – не ошибка. Как мы уже сказали, когда скотч отклеивается от поверхности, он не отходит равномерно по всей ширине. Во время каждой фазы срыва лента отрывается узкими полосками, как бы тонкими трещинками, которые движутся поперек ленты от одного бокового края к другому. Благодаря счерхскоростной съемке и микрофонам, авторы новой работы показали, что эти трещинки распространяются по ленте со скоростью от 250 до 600 метров в секунду. Для сравнения, скорость звука в воздухе при комнатной температуре составляет около 342 метров в секунду. То есть некоторые трещины бегут по клеевому слою со скоростями почти вдвое выше скорости звука. Это настолько быстро, что воздух не успевает заполнять крошечные карманы вакуума, образующиеся при распространении трещин. И эти вакуумные карманы движутся вместе с трещинами, пока не достигнут края ленты. Там воздух резко врывается внутрь, и карманы схлопываются. Это запускает ударную волну – такую же, как та, что возникает, когда самолет переходит звуковой барьер, но на порядки слабее. Сочетание множества таких хлопков и дает тот самый характерный визг. Так что для того, чтобы преодолеть звуковой барьер, необязательно идти учиться на летчика-испытателя сверхзвуковых самолетов. Можно просто найти дома рулон скотча и поотрывать его. По-моему, вау. Ссылки: [1] - https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/p19h-9ysx