篮球鞋为何发出摩擦声？解析背后的科技奥秘
宋恒旭
免费影视、动漫、音乐、游戏、小说资源长期稳定更新！ 👉 点此立即查看 👈
粉笔划过黑板的一瞬间，篮球场上运动鞋不时发出的响声，这些生活中看似普通的摩擦现象，背后却隐藏着物理学界长期未能完全破解的谜题。近日，美国哈佛大学研究团队在《自然》杂志发表研究成果，首次揭示了软硬材料摩擦界面产生声音的物理机制。这项研究不仅探析了摩擦发声的微观原理，还通过精巧的实验设计，让“摩擦声”奏响科幻电影《星球大战》配乐的一段旋律，为更好实现材料间摩擦力的控制开启了思路。
摩擦是自然界最普遍的现象之一，从远古人类钻木取火点亮文明的第一缕光，到古埃及工匠在沙地上洒水润滑、减少摩擦以搬运巨石，其应用与研究几乎贯穿人类社会发展历程。然而，摩擦学中精确定量的试验却非常困难，摩擦定律至今仍未得到完善解释。长久以来，科学家将摩擦声归因于“粘滑”振荡：当两个硬表面相互摩擦时，它们并非平滑移动，而是像进行一场拉锯战——时而紧紧咬合(静摩擦)，时而突然挣脱滑行(动摩擦)。这种“卡住—滑动—再卡住”的循环产生自激振动，从而发出声音。然而，这一经典理论却难以解释，为何不同材质的摩擦会产生不同的音调。
为解开这一谜题，此次研究团队搭建了一个实验“舞台”。他们让篮球鞋鞋底以约1米/秒的速度在玻璃表面滑动，同时运用高速成像与声学分析技术，实时捕捉摩擦界面的微观动态。实验发现，接触界面并非风平浪静，而是掀起了一股股急速传播的“脱开波”。这些波如同退潮时海水掠过沙滩上的沙纹，快速扫过鞋底的微小纹理。每扫过一次，微小的接触点就完成一次从“闭合”到“张开”再回到“闭合”的快速循环。测量显示，这些“脱开波”以80±4米/秒的速度传播——远高于鞋底本身的滑动速度。更令人惊叹的是，其对应的重复频率约为4830赫兹，与人耳听到的声音主频率4800赫兹几乎完全一致。原来，“脱开波”的节奏，就是摩擦声音的音高；那些不同材质摩擦出的“旋律”，竟是微观世界里无数“海浪”拍岸的“合唱”。
研究团队进一步探究了样品几何形状对声音频率的调控规律，测试了高度在5至20毫米之间、表面带有平行凸脊的硅橡胶样品。结果发现，样品自身高度与发出的特定音调基频呈精确的反比关系。样品越高，音调越低；样品越矮，音调越高。这意味着，科学家可以像调音师一样，通过设计不同高度的样品，主动“创作”出想要的声音。研究团队将橡胶样品精确调校至6个不同音高，依次滑动这些样品时，仿佛弹奏着一台看不见的乐器，用摩擦声复刻了《星球大战》配乐的旋律。
在最寻常的现象中，往往蕴藏着最不寻常的真理。这项看似“小题大做”的研究，拥有创新运用的巨大潜力。比如，通过物理学、材料科学和工程学的跨学科合作，科研人员可开发通过表面微结构主动调控摩擦力和声音的智能材料，有望在低噪声交通、智能机器人触觉感知等领域取得突破。
同时，实验中观察到的“脱开波”现象，有助于研究和理解地震的触发与传播这一科学难题。地震的本质是地壳板块在巨大压力下，经历漫长的“卡住”(应力积累)到突然的“滑动”(能量释放)过程。那些急速掠过的微小“脱开波”，正是地震这一宏观过程的微观缩影。或许有一天，我们可以通过研究鞋底的“歌声”，更好地预测地球的“怒吼”。
(作者为中国科学院力学研究所研究员)
《 人民日报 》( 2026年03月30日 16 版)
相关攻略
这项由印度萨蒂亚赛巴巴高等学习学院联合印度理工学院罗帕尔分校和红帽公司共同完成的研究发表于2026年3月的arXiv预印本平台，编号为arXiv:2603 17309v1。有兴趣深入了解的读者可以通
快科技3月29日消息，据日本AKIBA PC Hotline报道，市面上出现了一批仿真度极高的假冒三星990 PRO SSD。其包装、标签几乎与正品无异，甚至能被Windows和CrystalDis
宋恒旭 粉笔划过黑板的一瞬间，篮球场上运动鞋不时发出的响声，这些生活中看似普通的摩擦现象，背后却隐藏着物理学界长期未能完全破解的谜题。近日，美国哈佛大学研究团队在《自然》杂志发表研究成果，首次揭示了
IT之家 3 月 28 日消息，零部件短缺推高了内存和 SSD 价格，市场环境正好给了诈骗者可乘之机。面对远低于正常市场价的“超值优惠”，不少消费者很容易上当。尤其是在 AI 数据中心持续大量占用
机器之心发布一款 “反直觉” 的产品，往往最能折射一个产业的真实需求。3 月 25 日，硅心科技（aiXcoder）发布了一款专为「代码变更应用」场景设计的高性能、轻量级模型 aiX-apply-4
热门专题
热门推荐
市场情绪与技术指标双重支撑看涨趋势 当前的市场情绪，用一个词概括就是“贪婪”。加密货币恐惧与贪婪指数已经攀升至72的高位，这可不是普通的乐观，而是市场信心正在加速累积的明确信号。 那么，支撑这种乐观情绪的，仅仅是感觉吗？当然不是。把目光投向技术指标，你会发现更系统的证据。在28个常被关注的关键指标中
贺思慕一开始就对段胥充满怀疑，看他哪哪都很奇怪有问题。但又敢凑在他跟前，也敢信任他，帮助他。一个原因是她自己就很厉害，根本不怕他会对她不利。另一个原因也是她懂得洞察人，识人这一块，她一个活了几百年的
在iPhone 15上启用蜂窝移动网络，其实非常简单。核心操作就一步：打开“设置”，进入“蜂窝网络”，然后将“蜂窝数据”的开关打开就行。 iPhone15开启蜂窝数据的详细步骤 新机到手，想立刻用上移动网络？别急，跟着下面的步骤操作，一分钟就能搞定。首先，解锁你的iPhone 15，在主屏幕上找到那
什么是 Aptos 生态系统？ 最近，Aptos 生态热闹非凡，活动量激增，这似乎暗示着迷因币市场的风向正在悄然变化。作为一个第一层区块链平台，Aptos 在 Solana、Near Protocol 等一众明星项目中，走出了自己独特的路子。当整个行业都在朝着模块化区块链的方向高歌猛进时，Aptos
什么是背离模式？ 在变幻莫测的加密货币市场中，有一种技术分析工具被资深交易者频频提起，那就是背离模式。它之所以重要，是因为能帮你嗅到趋势衰竭或反转的早期气息。掌握它，就如同在波涛汹涌的市场中多了一个可靠的罗盘，不仅能更好地理解行情节奏，还能显著提升交易决策的胜算。 什么是背离模式？ 简单来说，背离模