Le forme a labirinto delle tele di ragno possono contribuire a ridurre l'inquinamento acustico

Questa soluzione è dovuta sostanzialmente al coefficiente di coerenza indotto nelle onde lunghe elastiche del suono tramite la geometria compressiva della tela del ragno, così che le onde lunghe possano diventare più innestabile nelle onde corte,, riducendo il rumore di fondo. Il suono funziona alla stessa maniera del campo vibrazionale che tramite la coerenza aumenta la densità e la capacità di accelerare in onde corte frattalmente................

(Phys.org) - I ricercatori hanno dimostrato che la geometria di un ragno naturale può essere utilizzato per progettare nuove strutture che affrontano una delle sfide più importanti nel controllo del suono: ridurre il rumore a bassa frequenza, il secondo problema ambientale più diffuso Europa dopo l'inquinamento atmosferico.

I ricercatori, Anastasiia Krushynska e Federico Bosia all'Università di Torino; Marco Miniaci dell'Università di Le Havre; e Nicola Pugno all'Università di Trento, la Queen Mary University di Londra e l'Agenzia Spaziale Italiana, propongono un nuovo approccio a questo problema in un recente numero del New Journal of Physics .

"Questo lavoro fornisce un nuovo approccio promettente per ottenere un'attenuazione del rumore a bassa frequenza", ha dichiarato Pugno a Phys.org . "La strategia si basa sulla progettazione di metamateriali acustici che combinano i vantaggi di una geometria a ragnatela come l'approccio spazio-coiling dei canali labirintici. Questa struttura fornisce anche un modo semplice e affidabile per introdurre la sintonizzazione nella manipolazione del suono, che è molto auspicabile per applicazioni pratiche ".

Poiché i suoni a bassa frequenza sono caratterizzati da lunghezze d'onda lunghe, la schermatura di queste onde acustiche richiede tipicamente strutture molto spesse e pesanti costose e impraticabili per la maggior parte delle applicazioni.

Un approccio alternativo è quello di utilizzare metamateriali recentemente sviluppati. Mentre le barriere acustiche tradizionali si basano sulla composizione e sullo spessore del materiale per manipolare il suono, i metamateriali lo fanno con la loro intricata struttura a scala di lunghezze secondarie. Di conseguenza, i metamateriali possono essere molto sottili, ma possono comunque effettivamente ridurre e manipolare i suoni a bassa frequenza.

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno basato il loro progetto su un nuovo concetto chiamato metamateriali labirintici o "bobine spaziali", proposto per la prima volta qualche anno fa. I metamateriali labirintici consistono in strati di canali zig-zag piegati in relazione tra loro, dando loro un aspetto labirinto.

Una tale metamaterial labirintica è configurata in forma di ragnatela. Gli autori dell'attuale studio hanno recentemente mostrato che questa geometria è particolarmente efficace nell'attenuazione (o riduzione dell'intensità) di onde elastiche. Ora, nel loro nuovo studio, i ricercatori hanno modificato il progetto metamateriale labirintico proposto in precedenza aggiungendo un telaio quadrato, in modo che la struttura risultante somiglia a un ragno convenzionale e dimostra che questa semplice modifica crea cavità d'aria che permettono la variazione delle larghezze di ciascuna canale nel web. Controllando le larghezze dei canali, i ricercatori hanno dimostrato che è possibile sintonizzare le proprietà acustiche del metamateriale, compreso il modo in cui si disperde e riflette le onde sonore.

I ricercatori si aspettano che la metamaterial strutturata da ragno, progettata per essere in alluminio, possa essere facilmente prodotta, rendendola potenzialmente utile per un'ampia varietà di applicazioni che comportano manipolazione sonora a bassa frequenza.

"Anche se geometrie simili hanno mostrato promesse per l'attenuazione delle vibrazioni a bassa frequenza, i metamateriali sviluppati non possono essere applicati direttamente alla schermatura sismica, in quanto manipolano onde acustiche (ariete) e non onde elastiche", ha spiegato Pugno. "Le loro applicazioni includono il controllo del suono a bassa frequenza e dell'isolamento di rumore che rimangono impegnativi con gli approcci tradizionali, nonché l'acustica di trasformazione e la messa a fuoco sonora , come nelle sale da concerto".

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