Вчені надрукували “чорну діру” на 3D-принтері: вона поглинула звук

Фізики розробили компактний пристрій, який різко зменшує відбиття звуку всередині труб і повітропроводів. Так звану “звукову чорну діру” можна надрукувати на 3D-принтері та встановити у вже готову систему.

Результати дослідження опублікували у журналі Applied Acoustics, а про розробку пише ScienceAlert.

Проблема шуму особливо актуальна для вентиляції, систем кондиціонування, промислових витяжок і трубопроводів. Звукові хвилі поширюються всередині таких конструкцій і можуть багаторазово відбиватися від перешкод, вигинів або закритих кінців.

Новий пристрій працює за принципом, який дослідники порівнюють із поведінкою чорної діри. Йдеться не про справжню гравітацію, а про поступове уповільнення звукової хвилі.

У звичайній ситуації звук доходить до кінця труби й частково повертається назад у вигляді відлуння. У “звуковій чорній дірі” хвиля під час руху поступово сповільнюється, її довжина скорочується, а енергія концентрується всередині конструкції.

Частина цієї енергії потім розсіюється через тертя та теплообмін між повітрям і поверхнею пристрою. У результаті назад повертається значно менше звуку.

Сам пристрій складається із серії кілець, розташованих на центральному стрижні. Їхній діаметр поступово змінюється, а простір між кільцями утворює порожнини, які впливають на поширення звукових хвиль.

Для експерименту вчені надрукували на 3D-принтері прототип завдовжки 15 сантиметрів, що складався з 29 кілець.

Його встановили всередині спеціальної лабораторної труби, після чого через систему подавали звукові хвилі різної частоти та вимірювали, скільки звуку повертається назад.

Повністю прибрати відлуння дослідникам не вдалося, однак кількість відбитого звуку суттєво зменшилася. Результати експерименту також загалом збіглися з комп’ютерними моделями.

Ще одна перевага нової конструкції полягає в тому, що її не потрібно вбудовувати в трубу під час виробництва. Пристрій можна виготовити окремо і просто вставити у вже існуючий повітропровід або трубопровід.

За словами дослідників, така конструкція також працює у ширшому діапазоні частот, ніж попередні варіанти акустичних “чорних дір”.

Найочевидніше застосування технології – боротьба з шумом у вентиляційних каналах, глушниках, системах кондиціонування та інших трубчастих конструкціях.

Водночас технологія поки залишається експериментальною. Перед практичним використанням науковцям потрібно перевірити, як на її роботу впливатимуть температура, тиск, потоки повітря та частинки, які можуть накопичуватися у порожнинах пристрою.

Дослідники також вивчають можливість створення дво- та тривимірних версій “звукових чорних дір”, які в майбутньому можна буде застосовувати для контролю акустики у приміщеннях.

Також слідкуйте за “Прямим” у Facebook, X, Telegram та Instagram.