Das charakteristische Quietschen von Basketballschuhen auf dem Spielfeld, ein Geräusch, das ebenso integraler Bestandteil des Spiels ist wie das Rauschen des Netzes, wurde endlich von Forschern der Harvard University wissenschaftlich erklärt. Der allgegenwärtige Lärm, der dem Materialwissenschaftler Adel Djellouli während eines Spiels der Boston Celtics auffiel, veranlasste eine Untersuchung seiner Ursprünge.
„Dieses quietschende Geräusch, wenn Spieler auf dem Boden rutschen, ist allgegenwärtig“, beobachtete Djellouli. „Es ist immer da, oder?“ Dieses ständige Kratzen von Gummisohlen auf Hartholz, wenn sich Spieler drehen und Verteidiger verschieben, wurde Gegenstand einer neuen Studie, die in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Natur.
Nach seiner Rückkehr vom Spiel arbeitete Djellouli aus Neugier mit Kollegen zusammen, um das Phänomen in einem Labor nachzubilden. Sie ließen einen Turnschuh immer wieder gegen eine glatte Glasplatte gleiten, zeichneten das dabei entstehende Quietschen mit einem Mikrofon auf und filmten die Interaktion mit einer Hochgeschwindigkeitskamera, um die mikroskopischen Details einzufangen.
Ihre Ergebnisse zeigten, dass das Quietschen entsteht, wenn winzige Abschnitte der Schuhsohle schnell ihre Form ändern und tausende Male pro Sekunde kurzzeitig den Kontakt zum Boden verlieren und wieder wiederherstellen. Diese schnelle Schwingung erfolgt mit einer Frequenz, die genau der Tonhöhe des hörbaren Quietschens entspricht. „Bei diesem Quietschen handelt es sich im Grunde darum, dass sich Ihr Schuh wellt oder Falten entstehen, die sich sehr schnell ausbreiten. Sie wiederholen sich mit hoher Frequenz, und deshalb entsteht dieses quietschende Geräusch“, erklärte Djellouli.
Die Studie verdeutlichte auch die entscheidende Rolle von Griffmustern. Als Forscher flache, strukturlose Gummiblöcke gegen das Glas testeten, beobachteten sie chaotische, unorganisierte Wellen, aber kein begleitendes Quietschen. Dies deutet darauf hin, dass die gratartigen Strukturen auf den Schuhsohlen für die Organisation dieser Ausbrüche unerlässlich sind, damit sie einen klaren, hohen Ton erzeugen können.
Obwohl die Reibung ausführlich untersucht wurde, zeichnet sich diese Forschung dadurch aus, dass sie sie bei viel höheren Geschwindigkeiten untersucht und diese schnellen Impulse zum ersten Mal direkt mit dem von ihnen erzeugten Quietschgeräusch in Verbindung bringt. Die Auswirkungen gehen über den Basketballplatz hinaus. Wie der Physiker Bart Weber in einem begleitenden Leitartikel feststellte: „Reibung ist eines der ältesten und kompliziertesten Probleme der Physik“, dennoch „ist sie schwer vorherzusagen und zu kontrollieren.“
Ein tieferes Verständnis der Reibung könnte Erkenntnisse darüber liefern, wie die tektonischen Platten der Erde bei Erdbeben gleiten, oder bei der Entwicklung von Methoden zur Reduzierung von Energieverlusten durch Reibung und Verschleiß in verschiedenen Anwendungen helfen. Auf einer alltäglicheren Ebene könnte es sogar dazu führen, dass unangenehme Quietschgeräusche in ruhigen Umgebungen wie Bürofluren beseitigt werden.
Obwohl die Studie keine unmittelbare Lösung für lautes Schuhwerk bietet – und Ratschläge im Internet wie das Einreiben von Seife auf Sohlen riskant sein können – könnten ihre Erkenntnisse den Weg für die Entwicklung von quietschfreien Schuhen in der Zukunft ebnen. Experimente zeigten beispielsweise, dass eine Änderung der Gummidicke die Tonhöhe des Quietschens verändern kann. Dies eröffnet die faszinierende Möglichkeit, Schuhe so zu optimieren, dass sie bei Frequenzen quietschen, die zu hoch sind, als dass das menschliche Ohr sie wahrnehmen könnte.
„Wir können jetzt mit dem Entwurf dafür beginnen“, sagte Weber vom Advanced Research Centre for Nanolithography und der Universität Amsterdam. „Wir können anfangen, Schnittstellen zu entwickeln, die es entweder tun, wenn wir diesen Ton hören wollen, oder es nicht tun, wenn wir ihn nicht hören wollen.“
