Muilo putos sustabdo garso bangas

Stebinantis poveikis silpnina ir blokuoja ultragarsą

Muilo putos © André Karwath / (CC BY-SA 2.5)
skaityti garsiai

Netikėtai atsparus: muilo burbulai laikomi trapumo simboliu. Tačiau muilo burbulo putos gali stebėtinai efektyviai silpninti ir net visiškai blokuoti garso bangas, kaip atrado prancūzų mokslininkai. Dėl šio efekto gali būti įmanomos naujos garsą sugeriančios medžiagos, rašo žurnalo „Physical Review Letters“ tyrėjai.

Kalbant apie putų savybes, pradedant skutimosi putomis ir baigiant pramoninėmis putomis, sunku išmatuoti - putos paprastai būna nestabilios ir nepermatomos. Jį sudaro devyni dešimtosios oro dalies, likusi dalis yra skysta burbulų sienose ir plonuose kanaluose tarp jų. Lemiamos jo savybės yra atskirų burbuliukų dydis.

Išmatuokite burbulo dydį ultragarsu

Jau seniai žinoma, kad putplasčio burbuliukai gali susilpninti garso bangas. Todėl fizikai Valentinas Leroy iš Prancūzijos mokslinių tyrimų centro ieškojo būdo, kaip garsu ištirti putų struktūrą. Atsižvelgiant į putų burbuliukų dydį, taigi jų teorija, tam tikri dažniai turėtų būti susilpninti skirtingais laipsniais.

Tyrėjai savo eksperimentui pateikė putų aktyviosios medžiagos natrio dodecilsulfato tirpalą su oru ir dujų perfluorheksaną. Tada ultragarso bangomis jie ultragarso pagalba ultragarsu suglamžė 0, 5 milimetro storio susidariusio putplasčio sluoksnį. Ištirtas dažnių diapazonas buvo nuo 60 iki 600 kilohercų. Palyginimui, žmogaus ausis apima nuo 20 iki 20 kilohercų diapazoną.

Paaiškinimas putų modelyje

Keista, bet mokslininkai nustatė, kad analizuotos putos ne tik silpnino garso bangas tam tikrais dažniais, bet ir jas visiškai prarijo. Tačiau eksperimento metu pakito dažnis. Priežastis: rodymas

Pūslelyje esantys pūsleliai bėgant laikui lėtai plėtėsi: per maždaug 90 minučių jie išaugo nuo maždaug 15 mikronų iki vidutinio 50 mikronų dydžio.

Ir tai turėjo įtakos jų garsą sugeriančiam efektui, kaip teigia tyrėjai: Esant 35 mikronų dydžiui, jie visiškai slopino dažnių diapazoną 150 kilohercų, o 45 mikronų burbulo dydis buvo tik 100 hercų. Sugertų dažnių aukštis atitinkamai priklauso nuo burbulo dydžio.

Su modeliu Leroy ir jo kolegos taip pat rado šio efekto paaiškinimą. Jie sukravo kelis tvirtus plastikinius žiedus, kurių kiekvienas buvo padengtas lanksčia membrana. Šio modelio putplasčio kamino membranos stovi už burbulų sienelių, žiedai atitinka užpildytus skysčių kanalais tarp jų. Kai garso bangos trenkia į šią struktūrą, visi komponentai vibruoja - tokiu būdu bangos perduodamos.

Vibracija kyla iš rankų

Mažais dažniais membranos ir žiedai svyruoja laiku. Tačiau membranos yra daug lankstesnės ir gali pasisukti greičiau nei žiedai. Didesniais dažniais žiedų virpesiai atsilieka. Tam tikrame dažnių diapazone vibracija pasislenka taip, kad panaikina vienas kitą: kitoje modelio pusėje garsas neskamba, kaip ir putose.

Mokslininkai tikisi, kad ateityje šį efektą bus galima panaudoti dviem būdais. Viena vertus, jie nori, kaip iš pradžių planuota, kad galėtų patikrinti putų produktų savybes ir kokybę. Kita vertus, išvados turėtų padėti kurti garso izoliacines medžiagas. (2014 m. „Physical Review Letters“; doi: 10.1103 / PhysRevLett.112.148307)

(Mokslinių tyrimų centras (CNRS), 2014 5 16 - AKR)