Perché stridono le unghie trascinate con rapidità su una lavagna?

Perché alcune porte cigolano se aperte lentamente? Perché stridono le unghie trascinate con rapidità su una lavagna e le gomme di un’auto che parte di colpo? In tutti e tre i casi si tratta dell’effetto chiamato “stick-slip”, che si verifica quando due superfici scorrono l’una sull’altra e allo stesso tempo vengono premute l’una contro l’altra.

Un’onda sonora udibile

In alcuni casi il movimento può essere uniforme, soprattutto se c’è lubrificazione; in altri, invece, le superfici possono dapprima incastrarsi e aderire l’una all’altra (stick), poi allungarsi a vicenda, infine liberarsi e ricominciare a scivolare, scorrere (slip). Subito dopo, man mano che le superfici ritornano alla forma originale, alcune parti di esse possono oscillare, generando un’onda sonora che può essere udibile.

Il loro moto può anche mettere in oscillazione una regione più grande, che può fare da cassa di risonanza e aumentare l’intensità del suono. Quando viene trascinata sulla lavagna, l’unghia dapprima si incastra e si piega, poi d’un tratto si libera dall’incastro e scivola sulla lavagna, oscillando e urtandola.

Il suono acuto e fastidioso che si sente viene sia dagli urti che dalle oscillazioni che essi creano nella lavagna, che fa da cassa di risonanza. La frequenza delle oscillazioni è inversamente proporzionale alla lunghezza dell’unghia: dal momento che questa è corta, la frequenza è alta. Questa è una delle ragioni per cui il rumore è così irritante. Stesso discorso vale per il sibilo del gesso sulla lavagna. In quel caso, spezzandolo il rumore scompare.

Perché stridono le unghie sulla lavagna? Come attenuare il fastidioso rumore

Diminuendo la lunghezza del gesso, la frequenza del suono aumenta in modo tale da superare i limiti di udibilità: il rumore continua ad esserci ma l’orecchio umano non è più in grado di sentirlo. I cardini arrugginiti di una porta possono cigolare se le parti che scorrono l’una sull’altra si incastrano e scivolano l’una sull’altra a fasi alterne.

Se si muove la porta a velocità maggiore, è possibile impedire a quelle parti di incastrarsi, evitando così il fastidioso cigolio. Anche nel caso delle gomme che slittano sull’asfalto asciutto si verifica l’effetto stick-slip, che le fa oscillare producendo suoni. Si tratta proprio dello stridio che alcuni apprezzano particolarmente durante le gare di accelerazione su strada.

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