Un diverso tipo di design per assorbire le vibrazioni potrebbe aiutare a migliorare le pareti insonorizzate e rendere i veicoli più snelli, mostra un nuovo studio.

Lo studio ha testato la capacità dei risonatori integrati di gestire le vibrazioni in una varietà di scenari. I risonatori sono dispositivi che aiutano a gestire le vibrazioni:alcuni veicoli li hanno per limitare il suono emesso dalla marmitta di un'auto, e alcuni ponti ed edifici li usano per limitare il rumore e il movimento da quelle strutture. I risonatori utilizzano l'oscillazione a molla per controllare e modificare le vibrazioni:alcuni le assorbono e le neutralizzano, altri li amplificano e li indirizzano verso luoghi specifici. (La camera all'interno di una chitarra acustica è un risonatore, Per esempio.)

Studi precedenti hanno esaminato come utilizzare i risonatori per controllare il suono che passa attraverso i muri o per ridurre le vibrazioni dei veicoli in movimento. Tali studi si sono concentrati sull'aggiunta di un risonatore a una struttura esistente o a una parte del veicolo. Ma questo studio ha scoperto che il taglio dei risonatori direttamente nel muro o nel materiale del veicolo ha soppresso le vibrazioni che potrebbero diffondersi.

"Volevamo creare e testare un design che riducesse le vibrazioni, " ha detto Ryan Harne, autore senior dell'articolo ed ex professore associato di ingegneria meccanica presso la Ohio State University. "La vibrazione è parte integrante di molti problemi di ingegneria, sia nel modo in cui costruiamo gli edifici sia nel modo in cui realizziamo aeroplani e altri veicoli migliori".

Harne, che mantiene una posizione aggiuntiva presso lo Stato dell'Ohio, da allora è entrato a far parte della facoltà della Penn State University. Gli esperimenti per questo studio sono stati condotti nel suo ex laboratorio presso l'Ohio State. Quel laboratorio contiene apparecchiature che consentono ai ricercatori di controllare la forza e la frequenza delle vibrazioni durante gli esperimenti scientifici.

Per questo studio, Harne e l'ex studente di dottorato dell'Ohio State Sih-Ling Yeh, autore principale dello studio, tagliare i risonatori in lastre acriliche rettangolari. Il loro studio, pubblicato nel volume di ottobre 2021 della rivista Strutture a pareti sottili , è stato il primo a considerare cosa potrebbe accadere se i risonatori fossero tagliati direttamente in un materiale, piuttosto che aggiunto in seguito.

Lo studio non ha confrontato direttamente i risonatori cut-in con quelli aggiunti. Harne ha affermato che i risonatori cut-in sono più snelli di quelli aggiunti e sarebbero opzioni migliori per applicazioni in cui lo spazio è importante:nella costruzione di un aeroplano o di un muro, Per esempio.

I ricercatori hanno tenuto le piastre in posizione utilizzando meccanismi diversi:alcune sono state fissate saldamente, alcuni erano sospesi in aria, e alcuni sono stati sostenuti da supporti. Quindi hanno usato un martello meccanizzato per colpire le piastre e misurato la forza delle vibrazioni create da ciascuna piastra dopo l'impatto del martello. Hanno mantenuto inalterato un piatto come controllo.

Hanno scoperto che le vibrazioni viaggiavano più lontano sulle piastre inalterate rispetto a quelle con risonatori incorporati. I risonatori, i loro esperimenti hanno mostrato, ha aiutato le piastre a flettersi e ad assorbire le vibrazioni del martello.

Gli esperimenti sono stati costruiti per testare un design che potrebbe avere molteplici applicazioni nel mondo reale ed essere utilizzato per insonorizzare pareti, ma potrebbe anche essere usato per costruire telai di aeroplani che riducono automaticamente il suono che entra nella cabina.

"Puoi immaginare una costruzione a sandwich, dove metti un pannello leggero con un risonatore incorporato tra due pannelli di cartongesso, o adagiarlo all'interno delle pareti di un aeroplano, " Ha detto Harne. "E potresti usare questo per ridurre le vibrazioni dell'intero sistema senza ridurre l'aerodinamica o l'efficienza poiché la massa viene eliminata. Controlla quella vibrazione, e le vibrazioni influenzano ciò che ascoltiamo, e influisce sulla snellezza di un aereo o di un'automobile".

I risonatori erano anche in grado di assorbire le vibrazioni indipendentemente da come le piastre fossero tenute in posizione, qualcosa che ha sorpreso Harne, che da anni studia vibrazioni e frequenze.

"Sono stato anche sorpreso di quanto sia stato efficace perché non aggiungiamo massa ai piatti, di solito, i risonatori vengono aggiunti dopo il fatto, " disse Harne. "Ma qui, abbiamo dimostrato che integrandoli, puoi ottenere un controllo delle vibrazioni ancora migliore."