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Janela Redesenhada Pára Som Mas Não o Ar, Dizem os Cientistas de Materiais

Ao explorar algumas técnicas acústicas exóticas, os pesquisadores construíram uma janela que permite a passagem de ar, mas não do som.

The Physics arXiv Blog 08/07/2013



A poluição sonora é um dos incômodos da vida moderna. O som das máquinas, motores, vizinhos e afins pode afetar seriamente a nossa qualidade de vida e a das outras criaturas que compartilham este planeta.

Mas isolante contra o som é um negócio difícil e caro. Isolamento do som geralmente funciona segundo o princípio da transferência de som do ar para um outro meio que absorve e o atenue.

Assim, a noção de criar uma barreira que absorve o som, permitindo a livre passagem do ar parece, à primeira vista, totalmente impossível. Mas isso é exatamente o que Sang-Hoon Kima no National Maritime University Mokpo na Coréia do Sul e Seong-Hyun Lee no Instituto Coreano de Máquinas e Materiais, conseguiram.

Esses caras criaram uma maneira de separar o som do ar no qual ele viaja para, em seguida, atenuar isso. Isto permitiu-lhes construir uma janela que permita o fluxo de ar, mas não de som.

O projeto é relativamente simples e se baseia em dois fenômeno acústicos exóticos. A primeira é a de criar um material com compressibilidade negativa.

A compressibilidade do material é essencialmente a sua resistência à compressão e este é um fator importante na determinação da velocidade com que o som se move através dele. Um material com uma compresibilidade exponencial negativa atenua qualquer som que passa através dele.

No entanto, é difícil imaginar um material sólido com uma compressibilidade negativa, que é onde um pouco de design inteligente vem a calhar.

A ideia de Kima e Lee é criar uma câmara de ressonância de som onde as forças de ressonância se opõe a qualquer compressão. Com um design cuidadoso, isso leva a uma compressibilidade negativa para uma determinada faixa de frequências.

Sua câmara de ressonância é realmente muito simples - consiste de duas placas paralelas de plástico acrílico transparente de cerca de 150 milímetros quadrados e separados por 40 milímetros, parecidos com uma seção de vidros duplos mais ou menos do tamanho de um livro.

Esta câmara é projetada para assegurar que qualquer ressonância do som dentro dela aja contra a forma como o mesmo som comprime a câmara. Quando isto acontece, a compressibilidade de toda a câmara é negativo.

Um fator importante para isso é a eficiência com que o som pode entrar na câmara e aqui Kima e Lee tem outro truque. Para maximizar essa eficiência, eles fazer um furo de 50 milímetros em cada pedaço de acrílico. Ele age como um elemento de difração levando qualquer som que atinja a câmara a drifradir fortemente para ele.

O resultado é uma janela de vidro duplo com uma compressibilidade negativa que atenua fortemente o som que a atinge.

Kima e Lee usam sua unidade de vidro duplo como um alicerce para criar janelas maiores. Em testes com uma "parede" de blocos de construção de 3x4x3, eles dizem que sua janela reduz os níveis de ruído de 20-35 decibéis em uma faixa de som de 700 a 2.200 Hz. Isso é uma redução significativa.

E usando blocos de construção extra com buracos menores, eles podem estender este intervalo para cobrir as frequências mais baixas.

O que é útil sobre estas janelas é que os buracos através deles também permitem o livre fluxo de ar, proporcionando ampla ventilação também.

As aplicações são muitas. A alteração do tamanho dos orifícios torna as janelas ajustáveis ​​de modo que ela filtre apenas de certas frequências, os novos modelos têm algumas aplicações interessantes.

Por exemplo, se estamos em uma área com sons combinados de ondas do mar em baixa frequência e ruídos de máquina operando em alta frequência, podemos ouvir apenas os sons das ondas do mar com ar fresco", diz Kima e Lee.

Além do mais, eles dizem que a mesma idéia também deve funcionar na água, que poderia ajudar em aplicações, tais como proteger os animais marinhos de poluição sonora.

Uma idéia inteligente que aborda um dos problemas cada vez mais comuns da vida moderna.

Ref: arxiv.org/abs/1307.0301, Janela transparente para o Ar à prova de som

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