พวกเราทุกคนต่างคุ้นเคยกับเสียงเอี๊ยดอ๊าดที่ดังแหลมของรองเท้าบาสเกตบอลบนพื้นสนามขณะแข่งขัน หรือเสียงยางรถยนต์ที่เสียดสีบนถนนลาดยาง
ล่าสุด นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการทดลองหลายครั้งและค้นพบว่า รูปทรงเรขาคณิตของดอกยางรองเท้าผ้าใบเป็นตัวกำหนดความถี่ของเสียงเอี๊ยดอ๊าดที่เกิดขึ้น ซึ่งทำให้ทีมงานสามารถสร้างบล็อกยางที่ตั้งค่าความถี่เฉพาะ และเลื่อนไปบนพื้นผิวกระจกเพื่อเล่นเพลง ‘Imperial March’ จากภาพยนตร์ Star Wars ได้อย่างน่าทึ่ง
Katia Bertoldi ผู้ร่วมเขียนบทความจาก Harvard University กล่าวว่า “การปรับแต่งพฤติกรรมแรงเสียดทานได้ตามต้องการแบบเรียลไทม์เป็นความฝันด้านวิศวกรรมมาอย่างยาวนาน” และเสริมว่า “ข้อมูลเชิงลึกใหม่นี้เกี่ยวกับว่ารูปทรงของพื้นผิวควบคุมการกระพริบของการลื่นอย่างไร ปูทางไปสู่เมตาวัสดุแรงเสียดทานที่ปรับแต่งได้ ซึ่งสามารถเปลี่ยนจากสถานะแรงเสียดทานต่ำไปสู่สถานะการยึดเกาะสูงได้ตามต้องการ”
นอกจากนี้ พลวัตที่เผยให้เห็นจากผลลัพธ์เหล่านี้ยังคล้ายคลึงกับรอยเลื่อนทางธรณีวิทยา ทำให้เป็นแบบจำลองใหม่สำหรับกลไกการเกิดแผ่นดินไหว ตามบทความใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature
โดยปกติแล้ว เลโอนาร์โด ดา วินชี ได้รับการยกย่องว่าทำการศึกษาเรื่องแรงเสียดทานอย่างเป็นระบบเป็นครั้งแรกในช่วงปลายศตวรรษที่ 15 ซึ่งเป็นสาขาย่อยที่ปัจจุบันรู้จักกันในชื่อ ไตรโบโลจี (Tribology) ที่เกี่ยวข้องกับพลวัตของพื้นผิวที่มีปฏิสัมพันธ์กันในการเคลื่อนที่สัมพัทธ์
สมุดบันทึกของดา วินชี แสดงให้เห็นว่าเขาลากบล็อกหลายแถวโดยใช้น้ำหนักและรอก ซึ่งเป็นวิธีการที่ยังคงใช้ในการศึกษาแรงเสียดทานในปัจจุบัน เช่นเดียวกับการตรวจสอบแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นในเกลียวสกรู ล้อ และเพลา ผู้เขียนบทความล่าสุดนี้ได้ใช้การจัดเตรียมการทดลองที่คล้ายคลึงกับของดา วินชี
📌 สรุป: การศึกษาใหม่เปิดเผยว่ารูปทรงดอกยางของรองเท้าผ้าใบเป็นปัจจัยกำหนดเสียงเอี๊ยดอ๊าดที่เกิดขึ้น และชี้ให้เห็นถึงศักยภาพในการพัฒนาวัสดุที่ควบคุมแรงเสียดทานได้ รวมถึงเป็นแบบจำลองที่ช่วยทำความเข้าใจกลไกของแผ่นดินไหว
💡 รู้หรือไม่?
🔬 Frictional Metamaterials (เมตาวัสดุแรงเสียดทาน)
เมตาวัสดุคือวัสดุที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรม โดยมีคุณสมบัติที่เกิดจากโครงสร้างภายในที่ถูกจัดเรียงอย่างจงใจ ไม่ใช่จากองค์ประกอบทางเคมี คุณสมบัติเหล่านี้ช่วยให้สามารถควบคุมคลื่นรูปแบบต่างๆ ได้ รวมถึงสามารถปรับเปลี่ยนพฤติกรรมแรงเสียดทานให้เป็นไปตามที่ต้องการ
🔬 Tectonic Faults (รอยเลื่อนทางธรณีวิทยา)
รอยเลื่อนทางธรณีวิทยาคือรอยแตกหรือรอยแยกในชั้นหินของเปลือกโลก ที่มีการเคลื่อนตัวอย่างมีนัยสำคัญจากการเคลื่อนที่ของมวลหิน รอยเลื่อนขนาดใหญ่เหล่านี้เกิดจากแรงจากแผ่นเปลือกโลก และการเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วของรอยเลื่อนที่ยังมีการเคลื่อนไหวเป็นสาเหตุหลักของการเกิดแผ่นดินไหว
🔬 Tribology (ไตรโบโลจี)
ไตรโบโลจีคือวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมที่ศึกษาปรากฏการณ์ของแรงเสียดทาน การหล่อลื่น และการสึกหรอของพื้นผิวที่สัมผัสกันและมีการเคลื่อนที่สัมพัทธ์กัน เป็นสาขาวิชาสหวิทยาการที่รวมความรู้จากหลายแขนง รวมถึงฟิสิกส์ เคมี และวัสดุศาสตร์
🏷️ หมวดหมู่: Science, friction, Physics, tribology
🔗 อ่านบทความฉบับเต็ม: Arstechnica
