Физики создали звуковую черную дыру для борьбы с шумом

Группа физиков во главе с Цзе Дэном и Ориолом Гуашем из университета Ла-Салье, который находится в Испании, представила уникальное исследование, в рамках которого была создана лабораторная «черная дыра». Однако это не гравитационная черная дыра, а звуковая, способная поглощать звук, не отражая его обратно.

Суть «звуковой черной дыры» заключается в том, что она является акустическим аналогом настоящей черной дыры. Когда звуковая волна проникает внутрь, она замедляется, её длина сокращается, а энергия концентрируется в дальнем конце структуры. При этом звуковая энергия рассеивается за счет трения и теплообмена, и почти не возвращается обратно. Ориол Гуаш пояснил: «В идеальном случае, войдя в звуковую черную дыру, волна уже не выходит наружу».

Традиционно такие устройства создаются путем встраивания колец прямо в стенки трубы. Однако новизна работы заключается в том, что кольца были закреплены на центральном стержне. Это нововведение позволяет напечатать структуру на 3D-принтере отдельно и просто вставить её в уже существующий воздуховод. Прототип, длина которого составила 15 сантиметров, содержал 29 колец на стержне и был испытан в импедансной трубе с динамиком и микрофонами.

Измерения показали, что результаты в целом совпали с расчетами. Хотя устройство не устраняло эхо полностью, оно отражало звук значительно слабее, чем обычные конструкции, и это происходило в широком диапазоне частот. Авторы исследования пришли к выводу, что вставная конструкция функционирует как звуковая черная дыра в более широком диапазоне, чем традиционные варианты.

Главная область применения этого устройства заключается в борьбе с шумом в воздуховодах и глушителях. Команда уже начала изучать двумерные и трехмерные версии для акустики помещений. Однако среди нерешенных проблем остаются частицы, которые могут засорять полости, а также влияние температуры, давления и движения воздуха в реальных условиях. Хотя на данный момент это всего лишь лабораторный прототип, принцип может стать основой для разработки компактных и настраиваемых шумопоглотителей, которые могут использоваться в технике, вентиляции и различных помещениях.

Читайте также: