Accordare gli strumenti che producono alcune delle nostre onde sonore più indelebili:chitarre, pianoforti, corde vocali - è diventato un luogo comune, previsto, facile.

Accordando le superfici inondate da quelle onde, in tempo reale? Una proposta molto più complicata. Ma un prototipo di alterazione delle onde dell'Università del Nebraska, Mehrdad Negahban di Lincoln e colleghi dell'Università di Pechino, potrebbe indicare la strada e trovare impiego in applicazioni che vanno dall'ingrandimento dei segnali al disorientamento degli avversari.

"Viviamo in un mondo pieno di onde sonore che ci aiutano a comunicare, triangolare e valutare, " disse Negahban, professore di ingegneria meccanica e dei materiali. "Le nostre orecchie ci permettono di triangolare la fonte dei suoni. Ascoltare i riflessi delle onde sonore ci aiuta a caratterizzare le proprietà della superficie da cui riflettono.

"E se potessimo cambiarli a nostro piacimento? Potremmo usare questa superficie per nascondere una fonte o creare un'illusione?"

Sebbene il suo potenziale sia allettante, il design del prototipo è relativamente semplice:una superficie di 32 canali verticali, ciascuno collegato a risonatori che possono essere regolati tramite cursori orizzontali a forma di T.

Estendendo o ritraendo i cursori per restringere o allargare i tubi corrispondenti, il team ha dimostrato che il prototipo può reindirizzare dinamicamente le onde sonore che passano attraverso la superficie.

"È un'idea così semplice, " Ha detto Negahban. "L'unica cosa che devi fare è regolare questi cursori."

Sebbene l'idea di materiali tecnici o superfici per rifrangere strategicamente le onde sonore sia ben consolidata, la maggior parte dei progetti esistenti sono statici, ha detto la squadra.

"Molto di quello che hanno fatto non è sintonizzabile, " Ha detto Negahban. "Abbiamo guardato questo e abbiamo detto, "Possiamo trovare un modo per controllare questa cosa."

Simulazioni al computer gestite da Zhong Chen dell'Università di Pechino, un alunno di dottorato del Nebraska, ha permesso al team di prevedere come qualsiasi configurazione dei tubi avrebbe alterato l'angolo di rifrazione delle onde. Sebbene il team abbia regolato a mano le configurazioni del suo prototipo in plexiglass stampato in 3D, incorporare un sistema di controllo elettronico consentirebbe agli utenti di effettuare facilmente regolazioni al volo, Egli ha detto.

Quelle stesse simulazioni hanno offerto un'anteprima di ciò che è possibile quando una superficie solida può rifrangere dinamicamente le onde sonore in modi che violano le aspettative. Alcune configurazioni circolari potrebbero far percepire agli ascoltatori o ai lettori di segnali acustici che una struttura risiede in un luogo diverso dalla sua posizione effettiva e consentire agli utenti di modificare la posizione fittizia in tempo reale. Altre configurazioni potrebbero potenzialmente indurre gli ascoltatori a credere che una struttura stazionaria si stia muovendo, o vice versa.

"Essenzialmente, potresti far sembrare che qualcosa non ci sia, o è da qualche parte che non è, " Ha detto Negahban. "Questo potrebbe avere applicazioni militari. Ovviamente, se qualcuno vuole colpirlo, vuoi che colpiscano il posto sbagliato."

In alternativa, il design potrebbe focalizzare le onde sonore più o meno allo stesso modo in cui le mani a coppa aiutano una voce a trasportare o una lente ottica focalizza le onde di luce visibile per amplificare il loro segnale in un dato punto, ha detto Negahban. Al contrario di un'onda in espansione radiale, che perde una notevole energia mentre viaggia, un'onda focalizzata mantiene meglio la sua energia e può di conseguenza percorrere distanze maggiori pur conservando un segnale utile, Egli ha detto.

"Potresti fare molte cose con queste onde, " Ha detto Negahban. "Ci si chiede quasi perché non abbiamo fatto un po' di più di questo prima, ma suppongo che fossimo solo coinvolti in altre cose."

Il team ha pubblicato i suoi risultati nel Journal of Physics D:Fisica Applicata .