(Phys.org) —Os pesquisadores demonstraram que a geometria de uma teia de aranha natural pode ser usada para projetar novas estruturas que abordam um dos maiores desafios no controle de som:reduzir o ruído de baixa frequência, que é o segundo problema ambiental mais comum na Europa, depois da poluição do ar.

Os pesquisadores, Anastasiia Krushynska e Federico Bosia, da Universidade de Torino; Marco Miniaci, da Universidade de Le Havre; e Nicola Pugno da Universidade de Trento, Queen Mary University of London, e Agência Espacial Italiana, propor uma nova abordagem para este problema em uma edição recente do New Journal of Physics .

"Este trabalho fornece uma nova abordagem promissora para obter atenuação de ruído de baixa frequência, "Pugno disse Phys.org . "A estratégia é baseada no projeto de metamateriais acústicos, que combinam as vantagens de uma geometria semelhante a uma teia de aranha e a abordagem de enovelamento espacial de canais labirínticos. Esta estrutura também fornece uma maneira simples e confiável de introduzir sintonização na manipulação de som, o que é altamente desejável para aplicações práticas. "

Como os sons de baixa frequência são caracterizados por longos comprimentos de onda, proteger essas ondas acústicas normalmente requer muito grosso, estruturas pesadas que são caras e pouco práticas para a maioria das aplicações.

Uma abordagem alternativa é usar metamateriais desenvolvidos recentemente. Considerando que as barreiras acústicas tradicionais dependem da composição e espessura do material para manipular o som, metamateriais fazem isso com sua intrincada estrutura em escala de sub-comprimento de onda. Como resultado, metamateriais podem ser muito finos, ainda pode reduzir e manipular efetivamente sons de baixa frequência.

No novo estudo, os pesquisadores basearam seu projeto em um novo conceito chamado metamateriais labirínticos ou "bobinas espaciais, "proposto pela primeira vez há alguns anos. Metamateriais labirínticos consistem em camadas de canais dobrados em zigue-zague girados em relação uns aos outros, dando-lhes uma aparência de labirinto.

Um desses metamateriais labirínticos é configurado na forma de uma teia de aranha. Os autores do presente estudo mostraram recentemente que esta geometria é particularmente eficiente em atenuar (ou reduzir a intensidade de) ondas elásticas. Agora em seu novo estudo, os pesquisadores modificaram o projeto de metamaterial labiríntico proposto anteriormente, adicionando uma moldura quadrada, de modo que a estrutura resultante se assemelha a uma teia de aranha convencional, e mostraram que esta modificação simples cria cavidades de ar que permitem a variação nas larguras de cada canal na rede. Ao controlar as larguras dos canais, os pesquisadores mostraram que é possível ajustar as propriedades acústicas do metamaterial, incluindo a maneira como ele se dispersa e reflete as ondas sonoras.

Os pesquisadores esperam que o metamaterial estruturado em teia de aranha, que é projetado para ser feito de alumínio, pode ser facilmente fabricado, tornando-o potencialmente útil para uma ampla variedade de aplicações que envolvem manipulação de som de baixa frequência.

"Embora geometrias semelhantes tenham se mostrado promissoras para a atenuação de vibrações de baixa frequência, os metamateriais desenvolvidos não podem ser aplicados diretamente à blindagem sísmica, uma vez que manipulam ondas acústicas (aerotransportadas) e não ondas elásticas, "Pugno explicou." Suas aplicações incluem o controle de som de baixa frequência e isolamento de ruído que permanecem desafiadores com as abordagens tradicionais, bem como acústica de transformação e foco de som, como em salas de concerto. "

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