Cuando se trata de ondas de sonido de baja frecuencia, los materiales tradicionales de absorción de sonido tienden a ser indeseablemente voluminosos, pesados o gruesos.
Este desafío inspiró a un grupo de investigadores del Centro Nacional Francés de Investigación Científica CNRS en Le Mans, Francia, para diseñar absorbedores de longitud de onda inferior específicamente para ondas de sonido de baja frecuencia.
Como informa el grupo esta semana letras de física aplicada , de AIP Publishing, los avances físicos recientes mostraron que la velocidad del sonido puede reducirse fuertemente en un medio estructurado, al tiempo que aumenta la capacidad del material para atenuar o reducir el sonido. Estos hallazgos permitieron al grupo diseñar resonadores de sub-ondas cuya absorción total deLa energía del sonido se controla a través de parámetros geométricos simples.
Un resonador de un cuarto de longitud de onda, como su nombre lo indica, es un tubo que está cerrado en un extremo que resuena cuando la longitud de onda es igual a cuatro veces la longitud del tubo.
"En otras palabras, resuena en f = 4c / L, donde c es la velocidad del sonido en el resonador y L es su longitud", explicó Noé Jiménez, un acústico del CNRS. "Al reducir la velocidad del sonido enel resonador, tanto la frecuencia de resonancia como la longitud del resonador se pueden reducir drásticamente "
En este caso, el grupo maneja la reducción de la velocidad del sonido al cargar un resonador de cuarto de onda con resonadores Helmholtz.
"Nuestro resonador se parece a flautas cerradas con boquillas conectadas a los orificios de la flauta principal", continuó Jiménez. "Una disminución en la velocidad del sonido dentro del resonador permite que resuene a una frecuencia más baja, mientras que la atenuación de la onda de sonido aumenta"
En cierta medida, se comporta de una manera "similar a un calentador en el que la superficie está optimizada para el intercambio térmico", dijo Jiménez. "Estas pérdidas también dependen en gran medida de la geometría de los resonadores de carga. La absorción del conjuntola estructura es total, para un grosor que puede ser 100 veces más pequeño que la longitud de onda incidente ".
El trabajo del grupo muestra que una estructura muy delgada hecha de un metamaterial material sintético, diseñado a medida puede absorber completamente el sonido de muy baja frecuencia para casi todos los ángulos de incidencia, y supera en gran medida los tratamientos acústicos tradicionales.
"Gracias a las resonancias y las pérdidas que se producen en el aire mismo, esperamos que estos materiales estructurados de longitud de onda inferior tengan vidas más largas que las estructuras hechas de otras estructuras resonantes de longitud de onda inferior", dijo Jiménez.
En términos de aplicaciones, la estructura del grupo permite una reducción en el grosor y el peso de los tratamientos acústicos para la absorción de energía acústica a frecuencias muy bajas.
"Esto es particularmente importante en el contexto de una economía de alta eficiencia energética en aviones, automóviles o en edificios y más, generalmente para reducir las emisiones de dióxido de carbono", dijo Jiménez.
"Los absorbedores de banda ancha y longitud de onda inferior son prometedores para aplicaciones de insonorización", señaló Jiménez. "Pero, por otro lado, los paneles que hemos desarrollado están diseñados solo para trabajar en reflexión ... así que una vez que se introduce la transmisión, el problema se vuelve más difícil"
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física AIP . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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