जूतों की चरमराहट का विज्ञान: बास्केटबॉल कोर्ट पर स्नीकर्स आवाज़ क्यों करते हैं?

संयुक्त राज्य अमेरिका - इख़बारी समाचार एजेंसी

चरमराहट का विज्ञान: स्नीकर्स कोर्ट पर अपनी खास आवाज़ कैसे निकालते हैं

स्नीकर्स की पहचानी जाने वाली चरमराहट किसी भी बास्केटबॉल खेल का एक परिभाषित श्रव्य तत्व है, जो तेज़ कट्स, अचानक स्टॉप और तीव्र खेल का संकेत देती है। वर्षों से, इस आम शोर के पीछे का सटीक वैज्ञानिक तंत्र मायावी बना हुआ था। हालाँकि, एक अभूतपूर्व अध्ययन ने अब इसमें शामिल भौतिकी को स्पष्ट किया है, यह खुलासा करते हुए कि आवाज़ 'स्टिक-स्लिप' (चिपकने-फिसलने) नामक एक जटिल घटना का परिणाम है, जो अविश्वसनीय रूप से उच्च आवृत्तियों पर होती है।

हार्वर्ड विश्वविद्यालय के अनुप्रयुक्त भौतिक विज्ञानी एडेल जिलौली के नेतृत्व में शोधकर्ताओं ने जूते के सोल और कोर्ट की सतह के बीच जटिल अंतःक्रियाओं का निरीक्षण करने के लिए उच्च गति वाली वीडियो तकनीक का उपयोग किया। नेचर पत्रिका में प्रकाशित उनके निष्कर्षों से पता चलता है कि सोल बस आसानी से नहीं फिसलती। इसके बजाय, यह सतह पर चिपकने और फिर अचानक छोड़ने के एक तेज, दोहराव वाले चक्र में संलग्न होती है, एक ऐसी प्रक्रिया जो हर सेकंड हजारों बार होती है।

इस 'स्टिक-स्लिप' क्रिया में सोल के छोटे हिस्से क्षण भर के लिए कोर्ट को पकड़ते हैं और फिर अलग होकर आगे बढ़ते हैं। इन बार-बार होने वाले अलगाव और पुनः जुड़ाव से छोटे, तेज स्पंदन (पल्स) उत्पन्न होते हैं। अध्ययन बताता है, "जूता स्पंदनों में फिसलता है, क्योंकि सोल के छोटे क्षेत्र थोड़े मुड़ते हैं और सतह से अलग हो जाते हैं"। इन स्पंदनों की निरंतर पुनरावृत्ति ही श्रव्य चरमराहट उत्पन्न करती है। शोधकर्ताओं ने पाया कि ये स्पंदन सोल के साथ फैलते हैं, जो एक लहर प्रभाव की तरह है। जूते के संदर्भ में, ये स्पंदन प्रति सेकंड लगभग 4,800 बार दोहराए जाते हैं।

प्रत्येक स्पंदन एक छोटी सी हलचल उत्पन्न करता है जो आसपास के वायु दाब को बाधित करती है, जिससे ध्वनि तरंगें बनती हैं। इन स्पंदनों की आवृत्ति सीधे उत्पादित ध्वनि की आवृत्ति के अनुरूप होती है, जो इसकी पिच (तीक्ष्णता) को निर्धारित करती है। उच्च स्पंदन दर से उच्च-पिच वाली चरमराहट होती है, जो कठोर कोर्ट पर गतिशील हलचल के दौरान एथलेटिक फुटवियर की एक सामान्य विशेषता है।

इस अंतःक्रिया का सावधानीपूर्वक अध्ययन करने के लिए, प्रयोगात्मक सेटअप में एक सामान्य बास्केटबॉल कोर्ट के फर्श के प्रॉक्सी के रूप में कांच की सतह का उपयोग किया गया। इसने कुल आंतरिक परावर्तन के सिद्धांत का उपयोग करके नीचे से स्पष्ट दृश्य की अनुमति दी। इस ऑप्टिकल तकनीक ने शोधकर्ताओं को कांच के साथ मजबूती से संपर्क में आने वाले सोल के हिस्सों (चमकीले दिखाई देने वाले) और सतह से क्षण भर के लिए अलग होने या मुड़ने वाले हिस्सों (गहरे दिखाई देने वाले) के बीच अंतर करने में सक्षम बनाया। ये दृश्य डेटा 'स्टिक-स्लिप' चक्र की गतिशीलता को समझने के लिए महत्वपूर्ण थे।

आगे के शोध में ट्रेड पैटर्न की भूमिका को अलग करने के लिए सिलिकॉन रबर के ब्लॉक का उपयोग शामिल था। प्रयोगों से पता चला कि स्नीकर के ट्रेड पर बने उभार (ridges) और खांचे (grooves) केवल ट्रैक्शन के लिए ही नहीं हैं, बल्कि एक स्पष्ट, विशिष्ट चरमराहट उत्पन्न करने के लिए भी आवश्यक हैं। जब बिना ट्रेड वाले रबर के एक सपाट ब्लॉक को कांच पर ले जाया गया, तो इसने अनियमित अंतराल पर अराजक स्पंदन उत्पन्न किए, जिसके परिणामस्वरूप एक दबी हुई, अस्पष्ट आवाज़ आई। इसके विपरीत, ट्रेड पैटर्न वाले रबर ब्लॉकों ने जोरदार चरमराहट उत्पन्न की क्योंकि उभारों ने 'स्टिक-स्लिप' स्पंदनों को व्यवस्थित करने में मदद की, जिससे वे अधिक नियमित और प्रतिध्वनि पैटर्न में निर्देशित हुए।

अध्ययन में यह भी निर्धारित किया गया कि सोल सामग्री के भौतिक गुण, विशेष रूप से इसकी मोटाई और कठोरता, परिणामी ध्वनि की पिच को प्रभावित करते हैं। यह अंतर्दृष्टि फुटवियर डिजाइन के लिए दिलचस्प संभावनाएं खोलती है। उदाहरण के लिए, यह चरमराहट की आवृत्ति को अल्ट्रासाउंड रेंज में स्थानांतरित करने के लिए सोल के गुणों को इंजीनियर करके लगभग मूक जूते बनाने की विधि का सुझाव देता है, जो मनुष्यों के लिए अश्रव्य है। इसमें सोल को पतला बनाना या इसकी सामग्री संरचना को बदलना शामिल हो सकता है, हालांकि एथलेटिक प्रदर्शन के लिए व्यावहारिक विचारों को संबोधित करने की आवश्यकता होगी।

एक चंचल लेकिन वैज्ञानिक रूप से दृष्टांत प्रयोग में, शोधकर्ताओं ने 'स्टार वार्स' से "द इम्पीरियल मार्च" बजाने के लिए विशेष रूप से डिजाइन किए गए रबर ब्लॉक का भी इस्तेमाल किया। इस प्रदर्शन ने न केवल ध्वनि आवृत्तियों पर उनके नियंत्रण पर प्रकाश डाला, बल्कि मजाकिया ढंग से यह भी सुझाव दिया कि सही प्रकार के चरमराहट वाले जूतों के साथ एक अधिक डरावना डार्थ वेडर प्राप्त किया जा सकता था। यह शोध रोजमर्रा की भौतिकी में एक आकर्षक अंतर्दृष्टि प्रदान करता है जो अक्सर अनजानी रह जाती है, एक सामान्य ध्वनि को वैज्ञानिक जांच और फुटवियर प्रौद्योगिकी में संभावित नवाचार के विषय में बदल देती है।

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