Скрип кроссовок на паркете? Физика трения в работе

Однако учёные из Гарварда и нескольких других институтов показали, что за этим обыденным скрипом скрывается сложная физика, которая может помочь решить куда более серьёзные проблемы — от автомобильных тормозов и шин до искусственных суставов и промышленного оборудования.

Исследователи использовали высокоскоростную камеру, снимающую сотни тысяч кадров в секунду, и внимательно изучили, что происходит, когда мягкая резина скользит по твёрдой гладкой поверхности. Оказалось, что скрип возникает не от простого трения, а от быстрых пульсирующих «рывков» — так называемых detachment pulses. Эти импульсы распространяются со скоростью, близкой к скорости звука или даже быстрее, и очень напоминают процессы, которые происходят при землетрясениях.

В момент, когда мягкий материал внезапно отрывается от жёсткого, на границе контакта иногда проскакивают крошечные электрические разряды — мини-молнии. Да, в ваших кроссовках в буквальном смысле может сверкать молния, просто мы её не видим и не слышим как гром.

Но самое важное в этой работе — не сам факт объяснения скрипа, а понимание механизма. Учёные показали, что скрип — это проявление явления прилипания-проскальзывания. Этот механизм встречается не только в обуви, но и во множестве других систем: тормозных колодках автомобилей, шинах на повороте, шумят некоторые подшипники и даже иногда «поют» искусственные суставы в теле человека.

Теперь, когда физика процесса понятна, инженеры получают мощный инструмент для её контроля. Можно менять состав резины, текстуру поверхности, добавлять специальные покрытия или микроструктуры, чтобы подавить эти пульсирующие рывки. В результате тормоза будут работать тише и дольше, шины — меньше изнашиваться и лучше держать дорогу, а искусственные суставы — служить пациентам дольше и комфортнее, без неприятных звуков и лишнего износа.

Автор исследования Адель Джеллули отмечает: «Мы начали с простой забавной задачи — почему скрипят кроссовки. А в итоге нашли универсальный механизм, который управляет трением между мягкими и жёсткими материалами во многих системах. Это открывает дорогу к новому поколению тихих, долговечных и эффективных механических устройств».

Практическое применение может быть очень широким. В автомобильной промышленности — более тихие и надёжные тормоза, особенно важные для электромобилей, где любой посторонний звук сразу заметен. В медицине — улучшение искусственных суставов, чтобы пациенты не слышали неприятного скрипа при ходьбе и чтобы импланты служили дольше. В промышленности — снижение шума и вибраций в станках, конвейерах и роботах. Даже в строительстве и дизайне интерьеров можно будет создавать полы, которые не будут скрипеть под обувью.

Кроме того, аналогичные пульсирующие явления наблюдаются в тормозных системах велосипедов, высокоскоростных поездов, в уплотнениях гидравлики и пневматики, а также в механизмах точного позиционирования. Понимание этого механизма открывает возможность разрабатывать материалы с заранее заданными свойствами трения и уровня шума. Это может привести к созданию нового класса «умных» материалов, которые сами регулируют своё поведение в зависимости от условий. Полученные данные также полезны при разработке новых типов покрытий для полов, обуви и спортивного инвентаря, где контроль шума и вибрации играет важную роль для комфорта и безопасности.

В итоге исследование превратило обычный бытовой раздражитель в полезный научный инструмент, который уже начинает находить практическое применение в разных областях техники и медицины.

Источник: Nature, 25 февраля 2026 DOI: 10.1038/d41586-026-00620-x «The surprising science of squeaky sneakers» Dan Fox (News & Views) Основная научная статья: Nature, 2026, DOI: 10.1038/s41586-026-10132-3 (A. Djellouli et al.)