En julio, dos científicos de materiales construyeron una ventana que permite el paso del aire pero no del sonido THE PHYSICS ARXIV BLOG
La contaminación acústica es una de los mayores problemas de la vida moderna. El sonido de máquinas, motores, vecinos y similares puede afectar seriamente a nuestra calidad de vida y la de las otras criaturas con las que compartimos el planeta.
Pero aislar el sonido es un negocio difícil y costoso. La insonorización generalmente funciona mediante la transferencia del sonido desde el aire a otro medio que lo absorba y atenúe.
Así que la noción de crear una barrera que absorba el sonido pero que permita el libre paso del aire parece, a primera vista, del todo imposible. Pero eso es exactamente lo que han logrado Sang-Hoon Kima desde la Universidad Nacional Marítima Mokpo en Corea del Sur y Seong-Hyun Lee desde el Instituto Coreano de Maquinaria y Materiales.
El equipo ha logrado crear una forma de separar el sonido del aire en el que se desplaza y luego atenuarlo. Esto les ha permitido construir una ventana que permite que entre el aire, pero no el sonido.
El diseño es relativamente simple y se basa en dos fenómenos acústicos de naturaleza bastante exótica. El primero consiste en crear un material con un módulo de compresibilidad negativo.
El módulo de compresibilidad de un material es esencialmente su resistencia a la compresión, y es un factor importante en la determinación de la velocidad a la que el sonido se mueve a través de él. Un material con un módulo de compresibilidad negativo atenúa exponencialmente cualquier sonido que pase a través de él.
Sin embargo, es difícil imaginar un material sólido con un módulo de compresibilidad negativo, y es aquí donde entra en juego la inteligencia del diseño.
La idea de Kima y Lee es diseñar una cámara de resonancia de sonido en la que las fuerzas de resonancia se opongan a cualquier compresión. Gracias a un cuidadoso diseño, esto conduce a un módulo de compresibilidad negativo para una cierta gama de frecuencias.
Su cámara de resonancia es en realidad muy simple: consta de dos placas paralelas de plástico acrílico transparentes de alrededor de 150 milímetros cuadrados y separadas 40 milímetros, algo así como una sección de doble acristalamiento del tamaño aproximado de un libro de bolsillo.
Esta cámara está diseñada para asegurar que cualquier sonido que resuene en su interior actúe en contra de la forma en que el mismo sonido comprime la cámara. Cuando esto sucede, el módulo de compresibilidad de toda la cámara es negativo.
Un factor importante en todo esto es la eficiencia con la que el sonido puede entrar en la cámara, y para ello Kima y Lee usan otro truco. Para maximizar esta eficiencia, hay que taladrar un agujero de 50 milímetros a través de cada pieza de acrílico. Esto actúa como elemento de difracción y hace que ninguno de los sonidos que llegan a la cámara difracten fuertemente en ella.
El resultado es una ventana de doble acristalamiento con un módulo de compresibilidad negativo que atenúa fuertemente el sonido que la golpea.
Kima y Lee han usado su unidad de doble acristalamiento como bloque de construcción para crear ventanas más grandes. En pruebas con un "muro" de 3x4x3 de bloques de construcción, señalan que su ventana reduce los niveles de ruido en 20 a 35 decibelios en un rango de sonido de 700 Hz a 2200 Hz, lo que supone una reducción significativa.
Y mediante el uso de bloques de construcción adicionales con agujeros más pequeños, pueden ampliar este rango para cubrir las frecuencias más bajas.
Lo que resulta útil de estas ventanas es que los agujeros en ellas también permiten el libre flujo de aire, permitiendo una amplia ventilación.
Hay muchas aplicaciones. Al cambiar el tamaño de los agujeros se pueden ajustar las ventanas para que bloqueen sólo ciertas frecuencias, y los nuevos diseños tienen algunas aplicaciones interesantes.
"Por ejemplo, si estamos en un área que combina los sonidos procedentes de olas del mar de baja frecuencia y ruidos de máquinas funcionando a una frecuencia alta, podemos escuchar sólo los sonidos de las olas del mar junto al aire fresco", señalan Kima y Lee.
Es más, afirman que la misma idea también debería funcionar en el agua, lo que podría ayudar en aplicaciones tales como la protección de animales marinos frente a la contaminación acústica.
Una idea inteligente que aborda uno de los problemas cada vez más comunes de la vida moderna. MIT
Ref: arxiv.org/abs/1307.0301: Air Transparent Soundproof Window
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