صدای جیرجیر آرام لولای در ساعت یک بامداد یا صدای گوش‌خراش قطار مترو هنگام پیچیدن تند، ممکن است لرزه بر اندامتان بیندازد، اما چرا این صداها ایجاد می‌شوند؟ چرا فلز جیرجیر می‌کند؟
معلوم می‌شود که همه چیز به جابجایی دوره‌ای بین چسبیدن و لغزش قطعات فلزی نسبت به یکدیگر مربوط است. همچنین سختی و چگالی فلز باعث می‌شود که آن جیرجیر بسیار بلندتر شود، همانطور که کارشناسان به لایو ساینس گفتند.
رابرت هایرز، استاد مهندسی مکانیک و مواد در موسسه پلی تکنیک ووستر در ماساچوست، به لایو ساینس در ایمیلی گفت که مکانیسم پشت جیرجیر فلز با صدای جیغ تایرهای در حال لغزش یا جیرجیر کفپوش فرقی ندارد.
هایرز گفت: “این جیرجیرها در واقع ضربات دوره ای هستند. اگر این ضربات به اندازه کافی به هم نزدیک باشند، شما این ضربات با فرکانس بالا را به عنوان جیرجیر درک می‌کنید.” به عبارت دیگر، زمانی که این ضربات به سرعت پشت سر هم اتفاق می‌افتند، صدای جیرجیر با صدای بلند تولید می‌کنند.
یپ-واه چانگ، استاد علوم و مهندسی مواد در دانشگاه نورث وسترن، در ایمیلی به لایو ساینس گفت که این چسبندگی زمانی اتفاق می‌افتد که روان‌کننده‌های روی فلز مانند روغن یا آب در لحظه استرس تماس بالا از بین می‌روند.
این لغزش و چسبندگی همچنین زمانی اتفاق می‌افتد که انگشتان خود را روی شیشه پنجره می‌کشید. هایرز گفت در حالی که اصطکاک در اینجا کلیدی است، اما فقط قسمت چسبندگی را توضیح می‌دهد.
او گفت: “تبادل دوره ای بین چسبیدن و لغزش است که باعث جیرجیر می‌شود.”
لغزش و چسبندگی باعث لرزش و ایجاد صدا در مواد فلزی می‌شود
چنگ‌ژی شی، استاديار مهندسی مکانیک در دانشگاه میشیگان، در ایمیلی به لایو ساینس گفت که لغزش و چسبندگی باعث لرزش و ایجاد صدا در مواد فلزی می‌شود. می‌توانید این را مانند زدن سیم گیتار تصور کنید. با چسبیدن و لغزش فلز، آن لرزش می‌کند. فرکانس و قدرت ارتعاش نیز به شکل و جنس فلز بستگی دارد.
شی گفت: “مدهای ارتعاش فلز که توسط اصطکاک تحریک می‌شوند، صدای جیرجیر را که می‌شنویم، منتشر می‌کنند.”
در حالی که مواد دیگر نیز به این روش طنین‌انداز می‌کنند، فلزات به ویژه پر سر و صدا هستند، همانطور که نریش تادانی، استاد علوم و مهندسی مواد در جورجیا تک، در ایمیلی به لایو ساینس گفت.
تادانی گفت: “فلزات به طور کلی چگال‌تر هستند و سختی بالایی دارند که خواص آکوستیک خاصی را به آنها می‌دهد که اثرات صوتی و صدا را افزایش می‌دهد.” به عبارت دیگر، آنها امواج صوتی با سرعت حرکت بیشتر و دامنه بالاتر ایجاد می‌کنند.
تادانی در مورد اینکه چرا صدای جیرجیر قطار مترو بسیار بلندتر از صدای جیرجیر لولای در است، گفت که فشار، سرعت و اندازه بیشتر باعث ایجاد جیغ‌های بلندتر می‌شود.
آیا می‌توانید کاری برای آن انجام دهید؟
چانگ گفت: “دو راه برای از بین بردن جیرجیر وجود دارد. یکی کاهش بار روی تماس است. دیگری بهبود روغن کاری است.”
برای لولای در جیرجیر شده، این ممکن است شامل استفاده از یک روان کننده مانند WD-40 برای کاهش اصطکاک باشد. با این حال، گاهی اوقات شما به جیرجیر نیاز دارید: هایرز گفت: “همان اصطکاک اضافی که باعث توقف و شتاب بهتر قطارها می‌شود، باعث جیرجیر نیز می‌شود.”
از بین بردن این اصطکاک با روغن کاری ریل‌های قطار مترو ممکن است صدای گوش‌خراش قطار را از بین ببرد، اما همچنین می‌تواند قطار را برای تصادفات خطرناک آماده کند. بنابراین دفعه بعد که صدای جیغ بلند یک واگن مترو را شنیدید، سپاسگزار باشید.