Bant sökerken çıkan o tiz sesin nedeni bilim insanları tarafından netleştirildi. Suudi Arabistan’daki Kral Abdullah Bilim ve Teknoloji Üniversitesi bünyesinde yürütülen çalışmada, bu sesin bantın yapışkan tabakasında oluşan ve bazı durumlarda havadaki ses hızını aşan mikro çatlaklardan kaynaklandığı ortaya kondu. Bulgular Physical Review E dergisinde yayımlandı.
Araştırmada 19 milimetre genişliğindeki şeffaf bir bant şeridi cam yüzeyden sökülürken iki yüksek hızlı kamera ve iki hassas mikrofon kullanıldı. Görüntüler, bantın yüzeyden tek parça halinde ve düzgün bir hareketle ayrılmadığını gösterdi. Sürecin “stick-slip” olarak adlandırılan yapış–kay mekanizmasıyla ilerlediği belirlendi. Buna göre bant kısa süreliğine yüzeye tutunuyor, ardından çekme kuvveti bağ kuvvetini aştığında ani bir kayma ile ayrılıyor. Bu döngü saniyenin çok küçük dilimlerinde tekrar ediyor.
Öte yandan, sesin kaynağı bu ani hareket değil. Yapışkan tabaka, bantın tüm genişliği boyunca aynı anda ayrılmıyor. Bunun yerine bant, bir kenardan diğerine doğru ilerleyen dar şeritler halinde kırılıyor. Bilim insanları bu yapıları “enine çatlaklar” olarak tanımlıyor. Bu nedenle süreç bir yırtılma değil, kırılma mekaniği açısından çatlak oluşumu olarak değerlendiriliyor.
Ölçümlere göre bu enine çatlaklar saniyede yaklaşık 250 ila 600 metre hızla ilerliyor. Oda sıcaklığında havadaki ses hızının yaklaşık 342 metre/saniye olduğu düşünüldüğünde, bazı çatlakların havaya göre ses hızını aştığı belirlendi.
Süpersonik ses
Çatlak çok yüksek hızla ilerlediğinde bant ile cam arasında küçük ve geçici bir boşluk oluşuyor. Hava bu boşluğa yeterince hızlı dolamıyor. Çatlak bantın kenarına ulaştığında ise hava aniden içeri giriyor ve bu boşluk çökerken zayıf bir şok dalgası meydana geliyor. Duyulan tiz sesin art arda oluşan bu zayıf şok dalgalarından kaynaklandığı bildirildi.
Araştırmacılar iki mikrofon aracılığıyla ses darbelerinin geliş zamanını karşılaştırdı ve her ses darbesinin bantın kenarında, çatlak ucunun kenara ulaşmasıyla oluştuğunu doğruladı. Önceki çalışmalarda bant boyunca yayılan elastik dalgaların sesin kaynağı olabileceği öne sürülmüştü. Ancak yeni görüntüleme sonuçları, baskın mekanizmanın şok dalgaları olduğunu gösterdi.
Araştırma, günlük hayatta sıradan görünen bir sesin arkasında, havadaki ses hızını aşabilen mikroskobik kırılma süreçlerinin bulunduğunu ortaya koydu.
Kaynak: Physical Review E