Inżynierowie odkryli, dlaczego taśma klejąca wydaje dziwne dźwięki

Dźwięk podczas odrywania taśmy klejącej od rolki może być dla wielu osób nieprzyjemny, drażniący, a nawet nie do zniesienia. Szczególnie osoby z mizofonią mogą wzdrygać się na samo wspomnienie tego przeraźliwie hałaśliwego, piskliwego, skrzeczącego bądź syczącego dźwięku. Nie lubią go także niektóre zwierzęta domowe, w tym część kotów, u których ten dźwięk z jakiegoś powodu wywołuje odruch wymiotny.

Zna go chyba każdy, kto kiedykolwiek szykował paczkę do wysyłki albo naprawiał coś na szybko. Prawdziwa geneza tego akustycznego fenomenu do niedawna pozostawała zagadką. Rozwikłali ją dopiero naukowcy zajmujący się inżynierią materiałów. Badacze zgłębili naturę tego codziennego zjawiska i odkryli mechanizm stojący za przeraźliwym odgłosem.

Taśma klejąca składa się zwykle z cienkiego plastikowego paska pokrytego z jednej strony substancją klejącą. Podczas odwijania często dochodzi do zjawiska określanego jako "slip-stick", czyli naprzemiennego ślizgania się i przyklejania powierzchni. Choć proces ten może wydawać się płynny, wcześniejsze analizy wykazały, że nawet wtedy na poziomie mikroskopowym dochodzi do gwałtownych szarpnięć. W trakcie fazy poślizgu w warstwie kleju powstają mikroskopijne pęknięcia biegnące prostopadle do kierunku ciągnięcia.

W najnowszym badaniu, które zostało przyjęte przez czasopismo "Physical Review E" i czeka na publikację, Sigurdur Thoroddsen wraz z zespołem z King Abdullah University of Science and Technology w Arabii Saudyjskiej sprawdził, jak dynamika wspomnianych pęknięć wpływa na powstawanie dźwięku.

Naukowcy na początku przypuszczali, że pisk generowany jest przez czoła szybko poruszających się pęknięć. Aby to zweryfikować, skonstruowali skomplikowany układ doświadczalny z grubą szklaną płytą, do której przytwierdzono taśmę. Do rejestracji czynności odrywania wykorzystali zestaw ultraszybkich kamer zsynchronizowanych z dwoma mikrofonami. Jako że wspomniana publikacja znajduje się jeszcze na etapie preprintu, dostępny jest jedynie jej abstrakt. Możliwe, że materiały audiowizualne z badania zostaną wkrótce udostępnione.

Jedna z kamer obserwowała powstawanie pęknięć od spodu płyty, natomiast druga, rejestrująca obraz z prędkością 2 milionów klatek na sekundę, śledziła fale uderzeniowe w powietrzu. Dzięki zastosowaniu wklęsłych luster badacze byli w stanie zaobserwować, jak zmiany gęstości powietrza wywołane przez fale zaginają równoległe wiązki światła. Analiza tych nagrań wykazała, że pęknięcia przemieszczają się wzdłuż szerokości taśmy z prędkościami supersonicznymi - czyli wyższymi, niż osiągają fale akustyczne w powietrzu.

"Dźwięk ten jest wytwarzany przez dyskretny ciąg słabych impulsów emitowanych z drobnych pęknięć, które podróżują z szybkością naddźwiękową względem otaczającego powietrza, w kierunku poprzecznym wewnątrz odrywającego się kleju. Każdy impuls dźwiękowy jest generowany, gdy końcówka napięcia dosięga krawędzi taśmy" - wyjaśniają autorzy badania.

Jako że kluczowy moment następował dopiero, gdy pęknięcie docierało do krawędzi taśmy, obaliło to pierwotną hipotezę naukowców, która zakładała, iż za efekt uwalniania fal dźwiękowych odpowiada samo poruszanie się pęknięć. Mechanizm ten wiąże się z faktem, że pęknięcie porusza się tak szybko, że powietrze nie nadąża z natychmiastowym wypełnieniem powstającej za nim próżni. W rezultacie powstają obszary o bardzo niskim ciśnieniu. Dźwięk, który słyszymy, jest wynikiem zapadania się tych pęcherzyków niskiego ciśnienia w momencie, gdy pęknięcie "wychodzi" na zewnątrz przez krawędź taśmy.

Zrozumienie akustyki i mechaniki tego procesu może w przyszłości pomóc w stworzeniu cichej, a nawet bezgłośnej taśmy samoprzylepnej. Choć dla przeciętnego człowieka hałas ten jest co najwyżej drobną irytacją, to dla osób z mizofonią (nadwrażliwością na wybrane dźwięki), a także pracowników branży logistycznej stanowi on uciążliwy, stały problem. Przeciągająca się ekspozycja na drażniący dźwięk może prowadzić do psychologicznych i fizjologicznych reakcji stresowych, dlatego problemu tego nie należy bagatelizować.

Co dalej? Autorzy badania planują kontynuować prace, testując w przyszłości mechaniczne techniki rozwijania taśmy. Umożliwi to precyzyjną kontrolę kąta i prędkości odklejania, a tym samym może dostarczyć jeszcze dokładniejsze dane na temat genezy dźwięku - również podczas rozwijania dłuższych odcinków taśmy.

Źródła:

1. Er Qiang Li, Paul W. Riker, Sriram Rengarajan, Zi Qiang Yang, Kenneth R. Langley, Ravi Samtaney, Sigurdur T. Thoroddsen. Screeching sound of peeling tape. Physical Review E (2026). DOI: 10.1103/p19h-9ysx
2. Sachin Rawat. Zaskakujące wyjaśnienie charakterystycznego pisku taśmyA shocking explanation for tape's distinctive screech. Science (2026). DOI: 10.1126/science.z4ks6yn