Fizikçiler Yapışkan Bandı Soyduğunuzda Neden ‘Çığlık Attığını’ Sonunda Açıkladı

Ancak yerçekiminin karmaşıklıklarının aksine, bantın çığlık atmasının nedeni artık açıklanmış durumda. Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden Er Qiang Li liderliğindeki bir fizikçi ekibi, sıradan şeffaf Scotch bant camdan soyulurken gerçekte ne olduğunu kaydetmek için ultra yüksek hızlı kameralar ve hassas mikrofonlar kullandı.

Cevap şaşırtıcı derecede teknik: O tiz ses, bantın yapışkan tabakasında süpersonik hızda ilerleyen kırıkların kenarlara ulaştığında ortaya çıkan minik şok dalgalarından oluşan bir dizi.

Evet. Bildiğiniz sıradan yapışkan bant, minicik sonik “patlamalar” yayıyor.

Aslında yapışkan bantın gürültülü itirazları onlarca yıldır inceleniyor. 2010 yılında bir fizikçi ekibi, bantın ayrılmış kısmı boyunca ilerleyen elastik dalgaları gözlemledi ve çığlık sesinin bunlardan kaynaklandığını öne sürdü. Ardından 2014’te yayımlanan bir makale, sesi banttaki kırıklarla ilişkilendirdi ancak tam mekanizmayı belirleyemedi.

Li ve meslektaşları bu gizemin özüne inmek istedi. Camdan soyulan 19 milimetre genişliğindeki (0,75 inç) bir Scotch bant şeridinde neler olduğunu ayrıntılı şekilde gözlemlemek için bir deney tasarladılar.

Şimdi, bantı çekerken tek bir düzgün hareketle ayrılmaz; fizikçilerin “stick-slip” dediği sarsıntılı ve kaotik bir desenle ilerler. Bu stick-slip davranışı onlarca yıldır incelenmektedir.

Çekerken yapışkan, yüzeye bir an için inatla tutunmaya devam eder. Bu “stick” (tutunma) kısmıdır. Çekme kuvveti sonunda yapışma bağını aştığında ise aniden bırakır. Bu da “slip” (kayma) kısmıdır. Bantı soydukça bu süreç tekrar tekrar yaşanır.

Ancak her kayma aşamasında, yapışkanın içinde mikroskobik ölçekte dramatik bir şey olur. Bant tüm genişliği boyunca eşit şekilde ayrılmaz; bunun yerine, bir kenardan diğerine doğru yanlamasına yarışan dar şeritler halinde yırtılır.

Bunlara enine kırıklar denir ve Li ile meslektaşları bunların bantın neden çığlık attığının anahtarı olduğunu buldu.

Ekip, bantı iki mikrofon ve iki yüksek hızlı kamera ile kaydetti: Biri camın altından bantın alt yüzeyine bakıyordu, diğeri ise deneyin üstünde konumlanmış bir schlieren görüntüleme sistemi kullanarak çevredeki havadaki bozulmaları yakalıyordu.

Kırıkları olağan dışı kılan şeyin hızları olduğunu buldular. Yaklaşık 250 ila 600 metre/saniye (560 ila 1.340 mil/saat) arasında kırık hızları kaydettiler. Karşılaştırmak gerekirse, oda sıcaklığında havadaki ses hızı yaklaşık 342 metre/saniyedir. Bu da bazı kırıkların yapışkan tabaka boyunca ses hızının neredeyse iki katına yaklaşan hızlarda ilerlediği anlamına gelir.

Kırıklar bu kadar hızlı ilerlediği için bant ile cam arasında küçük bir boşluk, geçici bir kısmi vakum cebi bırakır. Oluştuğu anda hava bu boşluğu dolduracak kadar hızlı içeri akamaz. Bu cep, çatlakla birlikte bantın kenarına kadar ilerler; kenara ulaştığında ise hava hızla içeri dolar ve cep aniden çöker.

Bu boşluğun ani çöküşü, havaya zayıf bir şok dalgası fırlatır. Bu izole şoklar ses hızından biraz daha hızlı – saniyede 355 metre – ilerler; büyük bir patlamadan ziyade sonik bir fısıltıya benzerler, ancak benzer süpersonik mekanizmalarla sürüklenirler.

Son olarak, bantın iki yanına yerleştirilen iki mikrofona sesin ulaşma zamanını karşılaştırarak, araştırmacılar her bir şokun çatlağın uzunluğu boyunca değil, kenarda oluştuğunu doğruladı.

Araştırmacılar şu sonuca vardı: “Ayrılmış bantta ilerleyen elastik dalgalar da bir miktar ses üretebilir, ancak görüntüleme sonuçlarımız zayıf şok dalgaları dizisinin bu katkıları açıkça bastırdığını gösterdi.”

İşte böyle. Ses duvarını aşmak için Mach pilotu olmanıza gerek yok. Sadece bir rulo bant bulun ve çılgınca çekin.