Тихий скрип дверных петель в час ночи или визг поезда метро на крутом повороте могут вызвать у вас дрожь, но почему эти звуки возникают? Почему скрипит металл?
Оказывается, всё дело в периодическом смещении металлических деталей, которые трутся и проскальзывают друг по другу. Жёсткость и плотность металла также делают этот скрип особенно громким, сообщили эксперты Live Science.
Механизм, вызывающий скрип металла, ничем не отличается от визга шин при заносе или скрипа половицы, Роберт Хайерс, профессор машиностроения и материаловедения в Вустерском политехническом институте в Массачусетсе.
«Скрипы — это на самом деле периодические удары, — сказал Хайерс. — Если удары следуют достаточно близко друг за другом, вы воспринимаете высокочастотные удары как скрипы». Другими словами, когда эти удары следуют друг за другом с небольшой задержкой, они издают высокий скрипящий звук.
Это заедание происходит, когда смазочные материалы на металле, такие как масло или вода, «выдавливаются» во время сильного трения, рассказал Йип-Ва Чанг, профессор материаловедения и инженерии в Северо-Западном университете.
Такое скольжение и прилипание также происходит, когда вы проводите пальцами по стеклу. Хотя трение здесь играет ключевую роль, по словам Хайерса, оно объясняет только прилипание.
«Скрип возникает из-за периодического чередования прилипания и скольжения».
Скольжение и прилипание приводят к тому, что металлические материалы вибрируют и издают шум, Чэнчжи Ши, доцент кафедры машиностроения в Мичиганском университете, рассказал Live Science в электронном письме. Это можно сравнить с тем, как вы дёргаете гитарную струну. Когда металл прилипает и скользит, он вибрирует. Частота и сила вибрации также зависят от формы и материала металла.
«Именно вибрации металла, вызванные трением, излучают слышимый нами скрипящий звук».
Хотя другие материалы тоже резонируют таким образом, металлы особенно шумные, Нареш Тадхани, профессор материаловедения и инженерии в Технологическом институте Джорджии.
«Металлы, как правило, более плотные и жёсткие, что придаёт им определённые акустические свойства, усиливающие звуковые эффекты и звучание», — сказал Тадхани. Другими словами, они создают более быстрые звуковые волны с более высокой амплитудой.
Что касается того, почему скрип поезда в метро намного громче, чем скрип дверной петли, Тадхани сказал, что более высокое давление, скорость и размер вызывают более громкие скрипы.
Итак, можете ли вы что-нибудь с этим сделать? "Есть два способа устранить скрип", - сказал Чанг. "Один из них - уменьшить нагрузку на контакт. Другой - улучшить смазку".
Для скрипящей дверной петли можно нанести смазку, например WD-40, чтобы уменьшить трение. Однако иногда скрип необходим: «То же дополнительное трение, которое позволяет поездам лучше останавливаться и разгоняться, также вызывает скрип», — сказал Хайерс.
Устранение этого трения путём смазывания рельсов в метро может избавить от ужасного скрежета, но также может привести к опасным авариям. Так что в следующий раз, когда вы услышите громкий скрежет вагона метро, поблагодарите за это.