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运动鞋在球场上为何发出嘎吱声?最新研究揭秘源头提出调控方式

日期:2026-02-27 来源:中国新闻网

中新网北京2月26日电 (记者 孙自法)国际知名学术期刊《自然》最新发表一篇物理学论文称,篮球鞋等运动鞋在光滑球场上滑动时发出的嘎吱声,源于软质材料表面的波浪状形变。这项研究还提出了此种效应的调控方式,有望实现材料间摩擦力的控制。

篮球鞋滑动时的摩擦界面视觉示意图(图片来自Adel Djellouli)。施普林格·自然 供图

该论文介绍,理解两种表面间的动力学作用,可为从合成材料到地质断层等各类系统的摩擦效应提供新见解。当软质材料在刚性表面滑动时会产生嘎吱声。此前对不同表面间相互作用的研究表明,两种材料粘附滑动时会产生脉冲,但这些研究聚焦于不会产生嘎吱声的缓慢运动。

在本项研究中,论文共同通讯作者、美国哈佛大学Adel Djellouli和Katia Bertoldi与同事及合作者一起,聚焦于会产生噪音的快速表面相互作用。他们拍摄记录了篮球鞋与光滑玻璃板接触时发出的嘎吱声,通过高速成像捕捉到橡胶鞋底在表面脉冲式爆发变形的过程,发现嘎吱声的音调与脉冲频率相匹配,而频率由鞋底的硬度和厚度决定。

在其他样本的补充实验中,论文作者研究发现:若柔软表面光滑,脉冲则呈不规则分布且不会产生尖锐声响;而带纹理的表面(如运动鞋的防滑纹路)能产生稳定的脉冲频率,从而形成高音调的嘎吱声。

《自然》同期发表同行专家的“新闻与观点”文章指出,这项研究引发了关于强固定界面滑动本质的深层探问,若能最终理解并控制这些过程,或将为有针对性地调节摩擦行为开辟新途径。

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