Ученые нашли удивительное применение мячам для пинг-понга

Новое исследование доказывает, что если вас беспокоят низкочастотные городские звуки (например, уличное движение, самолеты и другие шумы города), то скромный мячик для пинг-понга – недорогой способ их заглушить.

Известно, что низкочастотный шум вреден для нашего здоровья, но его также сложно блокировать. Он часто исходит с разных направлений и не блокируется стенами и конструкциями так же, как высокочастотный шум.

Для борьбы с низкочастотным шумом исследователи из Университета Лилля во Франции и Афинского национального технического университета в Греции использовали мячи для пинг-понга в качестве так называемых резонаторов Гельмгольца – контейнеров, специально разработанных для поглощения определенных звуковых частот.

Названные в честь немецкого физика Германа фон Гельмгольца, создавшего оригинальный резонатор Гельмгольца, устройства состоят из пустой камеры, напоминающей мяч для пинг-понга, с небольшим отверстием.

«Мячи для пинг-понга известны во всем мире. Мы решили использовать эти легкодоступные объекты для создания низкочастотной изолирующей панельной конструкции. Таким образом, шарики стали экономичной альтернативой акустическим изоляторам как с точки зрения низкой стоимости, так и с точки зрения потенциальной переработки», – Робин Сабат, физик из Университета Лилля.

Как следует из названия, резонаторы Гельмгольца работают посредством резонанса, согласовывая колебания звуковых волн с целью их поглощения. Объем контейнера и размер отверстия определяют частоту звука, которую может поглотить резонатор.

Хотя резонаторы Гельмгольца и раньше тщательно изучались, исследователи хотели посмотреть, как они могут работать и взаимодействовать, когда их объединяют, образуя акустическую метаповерхность – материалы, специально разработанные для управления звуковыми волнами различными способами.

Команда экспериментировала с различными наборами мячей для пинг-понга
Фото: Robine Sabat

Ученые показали, что такое соединение увеличивает количество резонансных частот, поглощаемых акустической метаповерхностью мячиков для пинг-понга. Другими словами, больше звука можно заблокировать, если использовать вместе несколько резонаторов Гельмгольца.

«Резонатор Гельмгольца обладает уникальной способностью улавливать окружающие звуковые волны точно на своей собственной частоте и может быть представлен как полости, соединенные с окружающей средой через узкую горловину. Оригинальность работы заключалась в рассмотрении эффекта связи между двумя резонаторами, приводящего к возникновению двух резонансных частот», – Робин Сабат.

Хотя не было никаких обширных полевых испытаний мячей для пинг-понга, блокирующих определенные шумы, существует потенциал для использования этих доступных материалов для защиты от шумового загрязнения – и многого другого.

По словам Сабата, потенциал этой метаповерхности выходит за рамки звукоизоляции. Его можно расширить для достижения различных функций, аналогичных другим метаповерхностям. Эти функции включают в себя фокусировку звука, нетрадиционное отражение звука, манипулирование передачей звука и многое другое, говорит ученый.