Пинг-понг шарики как поглотители звука для низкочастотного шума

Экспериментальная настройка и численная модель передачи звука с помощью акустической метасурсии на основе пирсинговых шариков Pingpong.Кредит: Sabat et al.

Долгосрочное воздействие низкочастотного шума может вызвать многочисленные проблемы со здоровьем, но решение может быть найдено в неожиданном объекте, мяче для пинг-понга.С несколькими модификациями, шарики пинг-понга могут помочь поглотить городской шум.

Низкочастотный шум вездесущий в городах, вблизи дорогах и по аэропортам.Хотя он потенциально слышен как фон в акустическом ландшафте, он может вызвать болю в ушах, нарушение дыхания, раздражительность и другие долгосрочные побочные эффекты.Поскольку он производится различными источниками и меньше влияет на структуры, чем на более часточастотный звук, низкочастотный шум может быть сложно избежать.

Исследователи из Университета Лилля и Национального технического университета Афинского университета описывают акустическую метасурскую поверхность, которая использует мячи для пинг-понга в качестве резонаторов Гельмгольца для создания недорогой, но эффективной низкочастотной звуковой изоляции.

Исследование под названием «Низкочастотное звуковое изоляция за счет метазоповерхности Helmholtz Ping-Pong резонаторов» появилось в журнале прикладной физики.

«Шары для пинг-понга хорошо известны, повседневные объекты, присутствующие в большом количестве по всему миру»,-сказал автор Робин Сабат.«Наша мотивация состояла в том, чтобы использовать эти легко доступные объекты для создания низкочастотной изоляционной структуры панели. Поэтому шарики пинг-понга, следовательно, представляют экономичную альтернативу акустическим изоляторам как для низкой стоимости, так и для потенциальной переработки».

Акустические метасурфейсы представляют собой материалы, специально разработанные для манипулирования звуковыми волнами.В этой метасурсии используются полые шарики пинг-понга с небольшими отверстиями, проколотыми в каждом, моделируя резонаторы Helmholtz.

«Резонатор Helmholtz обладает уникальной способностью захватывать волны окружающей среды точно на его естественной частоте и может быть представлен как полости, соединенные с окружающей средой, через узкую шею», - сказал Сабат.«Оригинальность работы заключалась в том, чтобы рассмотреть влияние связи между двумя резонаторами, что привело к появлению двух резонансных частот».

Более резонансные частоты означали, что устройство смогло поглотить больше звука.При успехе двух связанных резонаторов исследователи добавили больше, пока их устройство не напоминало квадратный лист прокованных шариков с пинг-понгом, умножая количество резонансных частот, которые могут быть поглощены.

Регулируя количество шариков, количества отверстий и размера отверстий, исследователи могут изменить акустические свойства метазоповерхности, доказывая, что это возможно разработать панель звукового поглощения без дорогих материалов.

«Потенциал этой метазурстики выходит за рамки звукоизоляции», - сказал Сабат.«Его можно расширить для достижения различных функций, аналогичных другими метасурфатами. Эти функциональные возможности охватывают звуковое фокусировку, нетрадиционное звуковое отражение, манипуляции с передачей звука и многое другое».

Больше информации: Robine Sabat et al., Низкочастотная изоляция звука с помощью метазоповерхности Helmholtz Ping-Pong Резонаторы, журнал прикладной физики (2023).Doi: 10.1063/5.0160267