html текст
All interests
  • All interests
  • Design
  • Food
  • Gadgets
  • Humor
  • News
  • Photo
  • Travel
  • Video
Click to see the next recommended page
Like it
Don't like
Add to Favorites

Акустическая метаповерхность удвоит частоту звуковой волны при отражении


X. Guo et al./ Journal of Applied Physics, 2018

Физики теоретически описали акустическую метаповерхность, которая при отражении звуковой волны в два раза увеличивает ее частоту. Эта поверхность представляет из себя периодическую систему нелинейных вязко-упругих элементов и в будущем может использоваться для шумоизоляции или, наоборот, усиления, звуковых сигналов, пишут ученые в Journal of Applied Physics.

Метаматериалы, благодаря особенностям своей периодической структуры, могут довольно необычным образом взаимодействовать с падающим на их поверхность излучением — электромагнитным или акустическим. Изменяя геометрию и глубину отверстий, выступов или бороздок на поверхности материала, либо определенным образом меняя ее механические свойства, можно добиться довольно необычных результатов: отрицательной диэлектрической или магнитной проницаемости, локализации волн в пространстве или их выборочного пропускания и отражения.

Физики из Франции и США под руководством Венсана Турна (Vincent Tournat) из Университета Ле-Мана теоретически описали такую акустическую метаповерхность, которая может контролируемо отражать акустические волны, изменяя при этом их частоту. По замыслу ученых, эта поверхность состоит из периодического набора нелинейных вязко-упругих элементов. Модель каждого из элементов поверхности можно описать в виде двух последовательно соединенных компонентов со структурой, аналогичной структуре Кельвина-Фойгта, которая используется для моделирования вязко-упругих материалов. Однако, в отличие от классической модели, эти элементы содержат нелинейные упругие компоненты: зависимость силы от деформации в них описывается не обычным законом Гука, а квадратичной связью. Суммарно архитектура каждого из элементов метаповерхности состоит из двух пружинок с нелинейной упругостью, двух вязких поршней и двух грузов различной массы. Для получения метаповерхности такие элементы собираются в общий периодический массив и закрепляются между твердой стенкой и средой, по которой распространяется акустическая волна.

Схема одного нелинейного вязко-упругого элемента метаповерхности

X. Guo et al./ Journal of Applied Physics, 2018

С помощью теоретического анализа и численных оценок ученые оценили, как меняется частота монохроматической звуковой волны при ее отражении от такой поверхности. Оказалось, что если правильно подобрать параметры этой системы: коэффициенты упругости, параметр нелинейности упругой системы, вязкость жидкости и массы грузов, — то за счет смещения резонансной частоты можно добиться того, что волна той же длины волны, что и падающая, отражаться практически не будет, зато при этом будет повышаться энергия отраженной второй гармоники — звуковой волны вдвое большей частоты. Минимальная амплитуда отраженной волны той же частоты составила пять процентов от падающей, при этом амплитуда отраженной второй гармоники поднималась до 46 процентов от амплитуды падающей волны.

Спектрограмма и колебательный сигнал падающей (слева) и отраженной (справа) звуковой волны

X. Guo et al./ Journal of Applied Physics, 2018

Кроме исследования отражения монохроматических звуковых волн, ученые также численно оценили рабочий частотный диапазон, в котором будет работать такая поверхность, связав частоту с параметрами поверхности. Авторы работы отмечают, что разработанные ими поверхности могут использоваться, например, для шумоизоляции, потому что позволяют эффективно отсекать звуковые волны низких частот, а также для усиления или фокусировки звука.

Использование акустических метаматериалов становится все более популярным для управления распространением звуковых волн. Например, один из таких материалов позволил в 160 раз увеличить энергию акустической волны, которая проходит через поверхность вода-воздух.

Александр Дубов

Читать дальше
Twitter
Одноклассники
Мой Мир

материал с nplus1.ru

1

      Add

      You can create thematic collections and keep, for instance, all recipes in one place so you will never lose them.

      No images found
      Previous Next 0 / 0
      500
      • Advertisement
      • Animals
      • Architecture
      • Art
      • Auto
      • Aviation
      • Books
      • Cartoons
      • Celebrities
      • Children
      • Culture
      • Design
      • Economics
      • Education
      • Entertainment
      • Fashion
      • Fitness
      • Food
      • Gadgets
      • Games
      • Health
      • History
      • Hobby
      • Humor
      • Interior
      • Moto
      • Movies
      • Music
      • Nature
      • News
      • Photo
      • Pictures
      • Politics
      • Psychology
      • Science
      • Society
      • Sport
      • Technology
      • Travel
      • Video
      • Weapons
      • Web
      • Work
        Submit
        Valid formats are JPG, PNG, GIF.
        Not more than 5 Мb, please.
        30
        surfingbird.ru/site/
        RSS format guidelines
        500
        • Advertisement
        • Animals
        • Architecture
        • Art
        • Auto
        • Aviation
        • Books
        • Cartoons
        • Celebrities
        • Children
        • Culture
        • Design
        • Economics
        • Education
        • Entertainment
        • Fashion
        • Fitness
        • Food
        • Gadgets
        • Games
        • Health
        • History
        • Hobby
        • Humor
        • Interior
        • Moto
        • Movies
        • Music
        • Nature
        • News
        • Photo
        • Pictures
        • Politics
        • Psychology
        • Science
        • Society
        • Sport
        • Technology
        • Travel
        • Video
        • Weapons
        • Web
        • Work

          Submit

          Thank you! Wait for moderation.

          Тебе это не нравится?

          You can block the domain, tag, user or channel, and we'll stop recommend it to you. You can always unblock them in your settings.

          • nplus1.ru
          • физика
          • ученые
          • университет
          • исследования
          • домен nplus1.ru

          Get a link

          Спасибо, твоя жалоба принята.

          Log on to Surfingbird

          Recover
          Sign up

          or

          Welcome to Surfingbird.com!

          You'll find thousands of interesting pages, photos, and videos inside.
          Join!

          • Personal
            recommendations

          • Stash
            interesting and useful stuff

          • Anywhere,
            anytime

          Do we already know you? Login or restore the password.

          Close

          Add to collection

             

            Facebook

            Ваш профиль на рассмотрении, обновите страницу через несколько секунд

            Facebook

            К сожалению, вы не попадаете под условия акции