Pārveidotais logs aptur skaņu, bet ne gaisu, saka materiālu zinātnieki

Trokšņa piesārņojums ir viens no mūsdienu dzīves blāķiem. Iekārtu, dzinēju, kaimiņu un tamlīdzīgu skaņu radītā skaņa var nopietni ietekmēt mūsu un citu radījumu, kam ir šī planēta, dzīves kvalitāti.

Taču skaņas izolācija ir grūts un dārgs bizness. Skaņas izolācija parasti darbojas pēc principa, ka skaņa tiek pārnesta no gaisa uz citu vidi, kas to absorbē un vājina.

Tātad ideja izveidot barjeru, kas absorbē skaņu, vienlaikus ļaujot brīvi pārvietoties gaisam, šķiet, no pirmā acu uzmetiena ir pilnīgi neiespējama. Bet tieši to ir sasnieguši Sang-Hoon Kima Mokpo Nacionālajā Jūrniecības universitātē Dienvidkorejā un Seong-Hyun Lee Korejas Mašīnu un materiālu institūtā.

Šie puiši ir izdomājuši veidu, kā atdalīt skaņu no gaisa, kurā tā pārvietojas, un pēc tam to vājināt. Tas ir ļāvis viņiem izveidot logu, kas ļauj gaisam plūst, bet ne skaņas.

Dizains ir salīdzinoši vienkāršs un balstās uz divām eksotiskām akustiskām parādībām. Pirmais ir izveidot materiālu ar negatīvu tilpuma moduli.

Materiāla tilpuma modulis būtībā ir tā izturība pret saspiešanu, un tas ir svarīgs faktors, lai noteiktu ātrumu, ar kādu skaņa pārvietojas caur to. Materiāls ar negatīvu tilpuma moduli eksponenciāli vājina jebkuru skaņu, kas iet caur to.

Tomēr ir grūti iedomāties cietu materiālu ar negatīvu tilpuma moduli, tāpēc noder mazliet gudrs dizains.

Kima un Lī ideja ir izveidot skaņas rezonanses kameru, kurā rezonanses spēki iebilst pret jebkādu saspiešanu. Ar rūpīgu dizainu tas rada negatīvu lielapjoma moduli noteiktam frekvenču diapazonam.

Viņu rezonanses kamera patiesībā ir ļoti vienkārša — tā sastāv no divām paralēlām caurspīdīgas akrila plastmasas plāksnēm, kuru izmērs ir aptuveni 150 milimetru kvadrātveida un kas ir atdalītas ar 40 milimetriem, drīzāk kā dubultstiklojuma daļa, kas ir apmēram mīksta vāka grāmatas izmēra.

Šī kamera ir izstrādāta, lai nodrošinātu, ka jebkura skaņa, kas tajā rezonē, darbojas pretēji tam, kā tā pati skaņa saspiež kameru. Ja tas notiek, visas kameras tilpuma modulis ir negatīvs.

Svarīgs faktors ir tas, cik efektīvi skaņa var iekļūt kamerā, un šeit Kimai un Lī ir vēl viens triks. Lai palielinātu šo efektivitāti, viņi urbj 50 milimetrus cauri katram akrila gabalam. Tas darbojas kā difrakcijas elements, liekot jebkurai skaņai, kas nonāk kamerā, spēcīgi difraktēt tajā.

Rezultāts ir stikla pakešu logs ar negatīvu tilpuma moduli, kas spēcīgi vājina skaņu, kas uz to saskaras.

Kima un Lee izmanto savu stikla pakešu bloku kā celtniecības bloku, lai izveidotu lielākus logus. Testos ar 3x4x3 sienu no celtniecības blokiem viņi saka, ka viņu logs samazina skaņas līmeni par 20-35 decibeliem skaņas diapazonā no 700 Hz līdz 2200 Hz. Tas ir ievērojams samazinājums.

Un, izmantojot papildu blokus ar mazākiem caurumiem, tie var paplašināt šo diapazonu, lai aptvertu zemākas frekvences.

Ērts šajos logos ir tas, ka caurumi caur tiem nodrošina arī brīvu gaisa plūsmu, nodrošinot arī pietiekamu ventilāciju.

Pieteikumu ir daudz. Mainot caurumu izmērus, logi ir noregulējami, lai tie izslēgtu tikai noteiktas frekvences, jaunajam dizainam ir dažas interesantas pielietošanas iespējas.

Piemēram, ja atrodamies zemas frekvences jūras viļņu skaņu un augstā frekvencē strādājošu mašīnu radīto skaņu apvienotajā zonā, mēs varam dzirdēt tikai jūras viļņu skaņas ar svaigu gaisu, saka Kima un Lī.

Turklāt viņi saka, ka tai pašai idejai vajadzētu darboties arī ūdenī, kas varētu palīdzēt tādās jomās kā jūras dzīvnieku aizsardzība pret trokšņa piesārņojumu.

Gudra ideja, kas risina vienu no arvien biežāk sastopamajām mūsdienu dzīves problēmām.

Atsauce: arxiv.org/abs/1307.0301 : Gaisam caurspīdīgs skaņas izolācijas logs

paslēpties