Det finnes hverdagsfenomener de færreste tenker over. Vann gjør ting våte. Tyngdekraften drar oss ned. Og gjennomsiktig pakketape lager en skingrende lyd når du river den av.
Nå mener et forskerteam å ha funnet en presis forklaring på hvorfor dette skjer. Fysikere ledet av Er Qiang Li ved University of Science and Technology of China har filmet og tatt opp avtrekking av vanlig transparent Scotch tape fra glass med ultraraske kameraer og svært følsomme mikrofoner.
Konklusjonen er overraskende teknisk: Lyden oppstår som en serie svært små sjokkbølger. Disse dannes når sprekker som forplanter seg gjennom limlaget i ekstrem hastighet, når kanten av teipen.
Med andre ord: Helt vanlig selvklebende teip kan lage mikroskopiske «lydsmell» som minner om en veldig svak sonisk boom.
Et spørsmål forskere har jobbet med lenge
Støyen fra teip har vært gjenstand for forskning i flere tiår. Tidligere studier har blant annet pekt på elastiske bølger i den løse delen av teipen og på bruddprosesser i limlaget, men uten å kunne fastslå nøyaktig hvilken mekanisme som skaper den karakteristiske skrikelyden.
Li og kollegene ønsket å gå grundigere til verks. De bygget derfor et oppsett for å observere detaljene når en 19 millimeter bred stripe teip ble dratt av fra en glassflate.
Teip løsner ikke jevnt
Når du river av teip, skjer det vanligvis ikke i én jevn bevegelse. I stedet løsner den i et rykkvis mønster fysikere kaller stick-slip. Limet holder først fast et øyeblikk, før kraften du drar med plutselig overgår bindingen, og teipen «glipper». Deretter gjentar prosessen seg om og om igjen.
I selve «glipp»-fasen skjer det noe dramatisk i mikroskala inne i limet. Teipen løsner ikke likt over hele bredden. I stedet dannes smale bånd av brudd som beveger seg på tvers av teipen, fra den ene kanten til den andre.
Disse kalles tverrgående sprekker, og forskerne mener de er nøkkelen til å forstå lyden.
Sprekker som går i supersonisk fart
For å måle fenomenet brukte teamet to mikrofoner og to høyhastighetskameraer. Ett kamera filmet undersiden gjennom glasset, mens et annet – med et optisk system som gjør luftforstyrrelser synlige – registrerte hvordan luften rundt teipen reagerte.
Målingene viste at sprekkene kan bevege seg med hastigheter fra omtrent 250 til 600 meter per sekund. Til sammenligning er lydhastigheten i luft ved romtemperatur rundt 342 meter per sekund. Det betyr at enkelte av sprekkene beveger seg nær dobbelt så raskt som lydens fart i luft.
Et lite vakuum som kollapser ved kanten
Når sprekkene går så raskt, oppstår det et bitte lite mellomrom mellom teipen og glasset – en kortvarig lomme med delvis vakuum. Luft rekker ikke å strømme inn raskt nok mens lommen dannes, og den følger sprekkfronten fram til teipkanten.
Når lommen når kanten, strømmer luft brått inn, og hulrommet kollapser momentant. Det er denne raske kollapsen som sender en svak sjokkbølge ut i luften.
Forskerne beskriver sjokkbølgene som isolerte og svake, men de beveger seg likevel litt raskere enn lydhastigheten, målt til rundt 355 meter per sekund.
Lyden kommer fra kanten, ikke langs sprekken
Ved å sammenligne når lyden nådde de to mikrofonene på hver sin side av teipen, kunne forskerne også bekrefte hvor lyden oppstår. Resultatene tyder på at hvert «puff» av sjokkbølge starter ved kanten av teipen, ikke langs hele sprekkens lengde.
– Elastiske bølger som forplanter seg i den løsrevne delen av teipen kan også produsere noe lyd, men bildene våre viste tydelig at rekken av svake sjokk dominerer, konkluderer forskerne.
Studien er publisert i tidsskriftet Physical Review E.
