Ученые нашли удивительное практическое применение шарикам для пинг-понга
Если вас беспокоят низкочастотные городские звуки (например, уличное движение, самолеты и другие шумы города), то скромный мячик для пинг-понга предлагает недорогой способ заглушить их, как показывает новое исследование.
Известно, что низкочастотный шум вреден для нашего здоровья, но его также сложно блокировать. Часто он исходит с разных направлений и не блокируется стенами и конструкциями так же, как высокочастотный шум.
Для борьбы с низкочастотным шумом исследователи из Университета Лилля во Франции и Национальный технический университет Афин в Греции использовал мячи для пинг-понга в качестве резонаторов Гельмгольца; контейнеры, специально разработанные для поглощения определенных звуковых частот.
Устройства, названные в честь немецкого физика, создавшего оригинальный резонатор Гельмгольца, Германа фон Гельмгольца, состоят из пустой камеры, наподобие мяч для пинг-понга с небольшим отверстием.
«Мячи для пинг-понга – это хорошо известные предметы повседневного обихода, которые присутствуют в большом количестве во всем мире», – говорит физик Робин Сабат из Университета Лилля.
p>
«Нашей мотивацией было использовать эти легкодоступные объекты для создания низкочастотной изолирующей панельной конструкции. Таким образом, мячи для пинг-понга представляют собой экономичную альтернативу акустическим изоляторам как с точки зрения низкой стоимости, так и с возможностью вторичной переработки.»
Как следует из названия, резонаторы Гельмгольца работают посредством резонанса, согласовывая колебания звуковых волн с целью их поглощения. Объем контейнера и размер отверстия определяют частоту звука, которую может поглотить резонатор.
Хотя резонаторы Гельмгольца уже тщательно изучались ранее, исследователи хотели посмотреть, как они могут работать и взаимодействовать, когда они были объединены в акустическую метаповерхность; материалы, специально разработанные для управления звуковыми волнами различными способами.
Было показано, что такое объединение или соединение увеличивает количество резонансных частот, поглощаемых акустической метаповерхностью мяча для пинг-понга. Другими словами, больше звука можно заблокировать, если использовать несколько резонаторов Гельмгольца вместе.
«Резонатор Гельмгольца обладает уникальной способностью улавливать окружающие звуковые волны точно на своей собственной частоте и может быть представлен как полости, соединенные со своими среде через узкую шейку», — говорит Сабат.
«Оригинальность работы заключалась в рассмотрении эффекта связи между двумя резонаторами, приводящего к возникновению двух резонансных частот».
Используя сочетание математического моделирования и реальных экспериментов, исследователи показали, как можно манипулировать множеством HR, взаимодействуя друг с другом, чтобы контролировать блокируемые звуковые частоты.
И хотя каких-либо обширных исследований не было. Полевые испытания шариков для пинг-понга, блокирующих определенные шумы, позволяют использовать эти вездесущие и доступные объекты для защиты от шумового загрязнения и многого другого.
«Потенциал этой метаповерхности выходит за рамки звукоизоляции». — говорит Сабат. «Ее можно расширить для достижения различных функций, аналогичных другим метаповерхностям».
«Эти функции включают в себя фокусировку звука, нетрадиционное отражение звука, манипулирование передачей звука и многое другое».
Исследование была опубликована в Журнале прикладной физики.
