Физики напечатали на 3D-принтере «чёрную дыру» для поглощения звука
- Испанские физики создали устройство из колец меняющегося диаметра: оно замедляет звук и рассеивает его энергию в виде тепла.
- 3D-печатный прототип длиной 15 см с 29 кольцами проверили в лабораторной трубе; результаты совпали с компьютерными расчётами.
- Моделирование показало, что устройство отражает меньше звука, чем традиционные конструкции, в широком диапазоне частот; испытания в реальных системах ещё впереди.
Почему это важно: Снижение эха важно, поскольку оно создаёт лишний шум и мешает работе систем.
Эхо в трубах и воздуховодах создает лишний шум и мешает работе систем. Испанские физики придумали, как решить эту проблему с помощью устройства, которое они называют звуковой черной дырой.
Изображение: ScienceAlert
Звук легко отражается от препятствий и закрытых концов труб. Это свойство полезно в одних случаях и мешает в других. Особенно заметна проблема в трубах вентиляции, кондиционеров, выхлопных систем и даже водопровода. Звуковые волны распространяются внутри воздуховодов, ударяются о стенки и создают эхо.
Раньше для борьбы с этим использовали специальные конструкции, встроенные внутрь трубы. Их приходилось изготавливать вместе с самой трубой, что затрудняло установку в уже существующие системы. Кроме того, такие устройства работали только в узком диапазоне частот.
Новая разработка решает обе эти задачи. Устройство представляет собой набор колец, насаженных на центральный стержень. Диаметр колец плавно меняется по длине. Пространства между ними образуют полости, которые влияют на распространение звука. Когда волна попадает внутрь, она замедляется, а ее энергия концентрируется ближе к концу устройства. Там энергия рассеивается в виде тепла из-за трения и теплообмена с поверхностями. Обратно возвращается лишь малая часть звука.
Изображение: ScienceAlert
Главное отличие от прежних конструкций в том, что новое устройство печатается на 3D-принтере отдельно и просто вставляется в уже существующую трубу. Прототип длиной 15 сантиметров состоит из 29 колец. Его проверили в лабораторной трубе, посылая звук разной частоты через динамик и измеряя отражение микрофонами. Результаты совпали с компьютерными расчетами. Устройство не убирает эхо полностью, но заметно его снижает.
Проект Black Hole Hunters предлагает искать чёрные дыры по данным спутника TESS и алгоритмам ИИ
Учёные раскрыли загадку гигантского облака длиной 1800 км над вулканом на Марсе
Компьютерное моделирование показало, что новая конструкция отражает меньше звука, чем традиционная, в широком диапазоне частот. Это происходит потому, что полости между кольцами резонируют на определенных частотах. В новом устройстве эти резонансы возникают на более высоких частотах, что позволяет эффекту черной дыры сохраняться дольше.
Сейчас физики думают о применении не только в трубах. Они изучают возможность создать такие же структуры в двух и трех измерениях для управления акустикой помещений. Это поможет сделать звук в комнатах более комфортным. Перед внедрением нужно решить несколько задач: на работу устройства влияют температура, давление и поток воздуха. Также предстоит проверить, как оно поведет себя в реальных системах, а не только в лабораторной трубе.
