لماذا يصدر المعدن صريرًا؟

هل تساءلت يومًا عن سبب صرير المعدن؟ قد يكون ذلك بسبب قطار الأنفاق وهو يأخذ منعطفًا حادًا، أو الصرير البطيء لمفصلة الباب في الساعة الواحدة صباحًا، أو حتى الصوت المزعج لسلسلة الدراجة التي تحتك بالإطار. أيًا كان المصدر، فإن صرير المعدن يمكن أن يكون مزعجًا للآذان. إذن، لماذا يصدر المعدن صريرًا؟

التصاق المعادن وانزلاقها

لنقل أنك تحمل حجرًا أملسًا في يدك، وتشعر بسطحه ينزلق بسهولة على بشرتك. الآن، تخيل قطعتين معدنيتين تحتكان ببعضهما البعض، إنها قصة مختلفة تمامًا. سطح المعدن ليس أملسًا كما يبدو؛ على المستوى المجهري، يكون المعدن خشنًا وغير متساوٍ، ومليئًا بالعيوب الصغيرة. وعندما تتلامس قطعتان معدنيتان، تخلق هذه العيوب مناطق ذات احتكاك عالٍ، مما يتسبب في التصاق المعدن ثم انزلاقه فجأة، مما يؤدي إلى إطلاق موجة من الطاقة التي نعتبرها صريرًا.

تاريخ دراسة الاحتكاك

لم يبدأ علماء مثل ليوناردو دافنشي وجاليليو جاليلي في دراسة الاحتكاك بشكل منهجي إلا في القرن السابع عشر. وفي القرن التاسع عشر، اكتشف المهندس الفرنسي غيوم أمونتون القوانين الأساسية للاحتكاك، والتي تصف العلاقة بين الاحتكاك والقوة العمودية.

استمرت دراسة الاحتكاك في التطور، وبحلول القرن العشرين، ألقى علماء مثل فرانكلين بودين وديفيد تابور الضوء على الآليات الكامنة وراء الاحتكاك على المستوى الجزيئي. وقد وضع عملهم الأساس لفهم كيفية تفاعل المعادن مع بعضها البعض، وكيف يؤدي هذا التفاعل إلى صوت الصرير.

آلية الصرير

تتمتع المعادن بمجموعة خاصة من الخصائص التي تجعل صريرها عاليًا وملفتًا للأذن بشكل خاص. وفقًا لناريش ثادهاني، أستاذ علوم وهندسة المواد في جامعة جورجيا للتكنولوجيا، فإن المعادن بشكل عام أكثر كثافة ولها صلابة عالية، مما يوفر لها خصائص صوتية معينة تعزز التأثيرات الصوتية.

عندما تلتصق القطع المعدنية وتنزلق على بعضها البعض، فإنها تخلق تحرك متكرر (periodic shift) ينتج الصوت الحاد الذي نعرفه جميعًا. ولكن ماذا يحدث بالضبط خلال هذه العملية؟ فكر في الأمر مثل وتر الجيتار، عندما تنقر عليه، يهتز الوتر بتردد معين، وينتج صوتًا واضحًا. وبالمثل، عندما يلتصق المعدن وينزلق، فإنه يهتز، ويصدر صريرًا عالي التردد. ويعتمد تردد وقوة الاهتزاز على شكل المعدن ومادته

أنماط اهتزاز المعدن، المثارة بالاحتكاك، تطلق صوت الصرير الذي نسمعه. هذه الظاهرة ليست مقتصرة على المعدن. ومع ذلك، فإن المعادن تكون مزعجة بشكل خاص بسبب كثافتها وصلابتها العالية، مما يعزز تأثيراتها الصوتية وصريرها. فعندما تهتز المعادن، فإنها تخلق موجات صوتية أسرع ذات سعة أعلى، مما يجعل الصرير أعلى وأكثر وضوحًا.

وتعني كثافة المعدن أن الاهتزازات تنتقل بشكل أسرع وبسعة أكبر، مما يجعل الموجات الصوتية أكثر كثافة وأعلى صوتًا. هذا هو السبب في أن صرير قطار الأنفاق الذي يأخذ منعطفًا حادًا يكون أعلى بكثير من صرير مفصل الباب. لا يقتصر الأمر على حجم القطع المعدنية فحسب، بل أيضًا على السرعة والضغط الذي تتفاعل به.

• صرير الأسنان Bruxism، أسبابه وعلاجه
• جهاز قادر على توليد الطاقة من الرياح المتولدة عن الحركة
• ملخص رواية “يوتوبيا” للكاتب المصري أحمد خالد توفيق
• مدخل إلى الأنثروبولوجيا، ما هو علم الإنسان؟
• كيف يمكن رصد الثقوب السوداء؟

تقليل الاحتكاك وتحسين التشحيم

وفقا للخبراء، هناك طريقتان بسيطتان لإزالة الصرير، تقليل الحمل على جهة الاتصال أو تحسين التشحيم. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي وضع مادة تشحيم مثل رذاذ زيت التشحيم وتشريد المياه، المعروف باسم (WD-40)، على مفصل باب يصدر صريرًا إلى تقليل الاحتكاك والقضاء على الضوضاء. قد يبدو هذا حلاً بسيطًا، لكن له آثارًا مهمة.

لا يتعلق الأمر فقط بتقليل الضوضاء؛ يمكن أن تؤدي إزالة الاحتكاك أيضًا إلى تحسين السلامة. ومع ذلك، فإن تقليل الاحتكاك على مسارات القطارات قد يضر بقدرة القطار على التوقف والتسارع، وهو أمر بالغ الأهمية للسلامة. إنه توازن دقيق بين تقليل الضوضاء وضمان السلامة.

في حياتنا اليومية، يمكننا تطبيق هذه المعرفة لتقليل الصرير. بدءًا من تشحيم مفصلات الأبواب وحتى إسكات الأرضيات التي تصدر أصواتًا حادة، يمكن لهذه الحلول البسيطة أن تُحدث فرقًا كبيرًا. من خلال فهم العلم وراء صرير المعادن، لا يمكننا فقط تقدير مدى تعقيد هذه الظاهرة، ولكن أيضًا اتخاذ خطوات للتخفيف من تأثيرها على حياتنا اليومية.

المصدر

Why does metal squeak? | livescience