فك اللغز: العلماء يكتشفون فيزياء صرير أحذية كرة السلة

المملكة العربية السعودية - وكالة أنباء إخباري

إعلان ممول مساحة إعلانية

فك اللغز: العلماء يكتشفون فيزياء صرير أحذية كرة السلة

الصرير الإيقاعي لأحذية كرة السلة على أرض الملعب المصقولة هو أكثر من مجرد ضوضاء خلفية؛ إنه جزء لا يتجزأ من مقطع صوت اللعبة، يشير إلى الالتفافات السريعة، التوقف المفاجئ، والتسارع الانفجاري. لعقود، تم أخذ هذا الصوت المألوف كأمر مسلم به، ولكن الآن، كشفت دراسة رائدة بقيادة عالم الفيزياء التطبيقية بجامعة هارفارد، أديل دجلولي وزملاؤه، أخيرًا عن الفيزياء المعقدة وراء هذه الظاهرة المنتشرة. تقدم نتائجهم، التي نُشرت في مجلة نيتشر المرموقة في 26 فبراير 2026، لمحة رائعة عن ميكانيكا الاحتكاك وتوليد الصوت.

في قلب صرير الحذاء الرياضي تكمن عملية تُعرف باسم "حركة الالتصاق والانزلاق". هذه ليست انزلاقًا مستمرًا بل سلسلة من الأحداث المجهرية السريعة حيث تلتصق أجزاء من نعل الحذاء مؤقتًا بسطح الملعب قبل أن تنزلق للأمام. وفقًا لفريق دجلولي، تحدث هذه الانزلاقات الفردية في نبضات سريعة بشكل لا يصدق، تتكرر آلاف المرات في الثانية. تخيل قطعة قماش يتم فردها بإرسال تموج عبرها؛ وبالمثل، تنتقل هذه النبضات على طول النعل، مما يخلق انثناءات دقيقة في مناطق صغيرة تنفصل لفترة وجيزة عن السطح. إن التكرار المنتظم والسريع لهذه النبضات، وتحديداً حوالي 4800 مرة في الثانية في تجاربهم، هو الذي يولد صوت الصرير المميز.

بحث فريق العمل بعمق في ميكانيكا كيفية تحول هذه النبضات إلى صوت مسموع. كل نبضة، تحدث بتردد عالٍ جدًا، تنتج "دفعة" دقيقة تغير ضغط الهواء المحيط. تنتشر هذه التذبذبات السريعة للضغط عبر الهواء كموجات صوتية. والأهم من ذلك، أن معدل النبض يتناسب مباشرة مع تردد الصوت المنتج، والذي بدوره يحدد درجته المدركة. ينتج معدل نبض أعلى صريرًا أعلى درجة، بينما ينتج معدل أبطأ درجة أقل. يوفر هذا الكشف تفسيرًا فيزيائيًا دقيقًا للنغمات المتنوعة التي تُسمع في الملعب، من الصرير الحاد إلى الأنين الأعمق.

لمراقبة هذه الظاهرة المراوغة بدقة، استخدم الباحثون إعدادًا تجريبيًا ذكيًا. تم استخدام سطح زجاجي كبديل لأرضية ملعب كرة السلة الصلبة والناعمة، مما سمح بالتصوير بالفيديو عالي السرعة لنعل الحذاء من الأسفل. بالاستفادة من مفهوم يسمى الانعكاس الداخلي الكلي، تمكن العلماء من التمييز بين المناطق التي لامس فيها النعل الزجاج مباشرة (تظهر ساطعة في الصور) والمناطق التي انثنى فيها الحذاء بعيدًا عن السطح (تظهر داكنة). قدمت هذه التقنية المبتكرة بيانات بصرية غير مسبوقة لديناميكيات الالتصاق والانزلاق في الوقت الفعلي، مما يؤكد الطبيعة النبضية لحركة الانزلاق.

إعلان ممول مساحة إعلانية

تجاوزت التحقيقات الإضافية أحذية رياضية فعلية، حيث استخدمت كتلًا من المطاط السيليكوني لعزل ودراسة متغيرات محددة. أثبتت هذه التجارب أنها حاسمة في تحديد الدور الأساسي لتصميم مداس الحذاء الرياضي. عندما تم تحريك قطعة مسطحة من المطاط عبر اللوح الزجاجي، كانت النبضات الناتجة فوضوية وغير منتظمة، مما أحدث ضوضاء مشوشة فقط بدلاً من درجة صوت واضحة. على النقيض من ذلك، كانت الكتل المطاطية المجهزة بحواف – محاكية لأنماط المداس المعقدة الموجودة في الأحذية الرياضية – تصدر صريرًا قويًا. وخلص الباحثون إلى أن الحواف ليست مجرد للقبضة؛ بل تلعب دورًا حيويًا في تنظيم وتوجيه نبضات الالتصاق والانزلاق هذه، مما يضمن تكرارها المنتظم وبالتالي الصرير الواضح والمميز.

بعيدًا عن تصميم المداس، حددت الدراسة أيضًا عوامل حاسمة أخرى تؤثر على الصوت. وُجد أن سمك وصلابة كتلة المطاط يحددان بشكل مباشر درجة صوت الصرير. تميل المواد الأرق أو الأكثر صلابة إلى إنتاج درجات صوت أعلى، بينما تنتج المواد الأكثر سمكًا أو ليونة درجات صوت أقل. يفتح هذا الاكتشاف آفاقًا مثيرة لتصميم الأحذية في المستقبل، مما قد يؤدي حتى إلى إنشاء "أحذية صامتة". يقترح دجلولي أنه من خلال ضبط الصرير في نطاق الموجات فوق الصوتية – الترددات غير المسموعة للأذن البشرية – قد يكون من الممكن القضاء على الضوضاء. يمكن تحقيق ذلك عن طريق تعديل سمك النعل أو تغيير تركيبته المادية، على الرغم من أنه يضيف بمرح، "طالما أنك لا تمانع في إزعاج كلبك،" بالنظر إلى أن العديد من الحيوانات يمكنها إدراك الترددات فوق الصوتية.

في عرض خفيف ومتبصر علميًا، قام الباحثون حتى بتصميم كتل مطاطية قادرة على إصدار صرير بدرجات صوت محددة. ثم استخدموا هذه الكتل لعزف "المسيرة الإمبراطورية" من حرب النجوم، وهي تجربة غريبة أكدت الدقة التي يمكنهم بها التحكم في الصوت. قدم هذا التطبيق المرح أيضًا ملاحظة فكاهية: قد تتضاءل الهيبة المخيفة لدارث فيدر بشكل كبير إذا كان كل دخول له يُعلن عنه بصوت الأحذية الصارخة الذي لا يخطئ. هذا البحث لا يزيل الغموض عن تجربة سمعية شائعة فحسب، بل يسلط الضوء أيضًا على التفاعل المعقد بين علم المواد والاحتكاك والصوتيات في الأشياء اليومية.

وكالة أنباء إخباري