Spreparowane piłeczki pingpongowe powstrzymują nawał dźwięków

WIADOMO JUż, że utrzymujący się miejski hałas powoduje problemy zdrowotne, lecz trudno jest odizolować od niego domy i miejsca pracy; dźwięki o niskiej częstotliwości, takie jakie towarzyszą ruchowi ulicznemu i budowom, z łatwością przenikają przez ściany i inne materiały zwarte. Kosztowne specjalistyczne panele mogą tu pomóc, jednak nowe badania, których wyniki opublikowano ostatnio w „Journal of Applied Physics” wykazują, że przy umiejętnym wykorzystaniu właściwości fizycznych używanych na co dzień materiałów da się osiągnąć pożądany efekt, na przykład tworząc coś w rodzaju bariery dźwiękowej z odpowiednio spreparowanych piłeczek pingpongowych. Robine Sabat, badaczka

akustyki na Université de Lille we Francji, próbuje ulepszyć metody izolacji akustycznej, badając, w jaki sposób fale dźwiękowe propagują się w pustych wnękach. Gdy fala dźwiękowa wchodzi przez otwór do takiej wnęki, spręża i rozpręża zawarte w niej powietrze, co wprawia je w drgania o określonej częstotliwości zależnej od rozmiarów, kształtu i ewentualnych otworów wnęki (podobnie jak dmuchanie w szyjkę butelki generuje dźwięk, którego wysokość zależy od jej wielkości). A jeśli wnęki będą skonstruowane we właściwy sposób, odbijające się wielokrotnie wewnątrz nich fale dźwiękowe będą się wzajemnie wygaszać, co zredukuje poziom hałasu.

Sabat wybrała piłeczki pingpongowe jako niedrogą opcję o właściwościach geometrycznych pozwalających uzyskać rezonans w odpowiednim zakresie niskich częstotliwości. Wywierciwszy pięć otworów w każdej z

piłeczek, jej zespół przekształcił je we wnęki rezonansowe, z których każda filtruje z otaczającego hałasu jedno pasmo częstotliwości.

Jednakże dobranie kombinacji rezonujących piłeczek tak, aby tłumiły dźwięki w szerokim zakresie, nie jest zadaniem łatwym, ponieważ fale dźwiękowe oddziałują ze sobą, co wpływa na to, które częstotliwości są efektywnie tłumione. Aby znaleźć odpowiedni układ, po umieszczeniu mikrofonów wewnątrz dwóch piłeczek naukowcy zmieniali rozmieszczenie i wielkość otworów, dążąc do wytłumienia jak najszerszego zakresu częstotliwości. Następnie dodawali kolejne piłeczki i dobierali rozkład otworów, dopóki uzyskana struktura nie pochłaniała hałasu w znaczącym stopniu.

„Znalezienie optymalnego rozmieszczenia otworów wymagało trochę praktyki” – mówi Sabat. Opracowany przez jej zespół układ

90 przymocowanych do pleksiglasowej tafli piłeczek redukował dźwięki o niskiej częstotliwości słyszalne po drugiej stronie nawet o 50% w porównaniu z samą taflą pleksi.

„Konstrukcja ta zapewnia doskonałe tłumienie dźwięków, nawet poniżej 500 herców” (zakres najbardziej obwiniany o długoterminowe skutki zdrowotne), mówi Olga Umnova, badaczka akustyki z University of Salford w Anglii, która nie brała udziału w tych nowych badaniach. Dodaje, że ważnym kolejnym krokiem powinno być systematyczne, przeprowadzone w warunkach rzeczywistych, porównanie skuteczności piłeczek z prostszymi opcjami, takimi jak tafle pleksiglasu oddzielone szczeliną powietrzną. Symulacje komputerowe pozwoliły oszacować, że panele pingpongowe zwiększają redukcję dźwięku o 30% w porównaniu z samą szczeliną.

Zespół Sabat ma nadzieję, że nową technikę po nieskomplikowanych modyfikacjach będzie można wykorzystać do rozwiązywania innych problemów związanych z akustyką, takich jak skupianie fal dźwiękowych w celu poprawy jakości dźwięku w salach koncertowych.