Un tipo diferente de diseño para absorber las vibraciones podría ayudar a mejorar las paredes insonorizadas y hacer que los vehículos sean más aerodinámicos. muestra un nuevo estudio.

El estudio probó qué tan bien los resonadores incorporados manejaban las vibraciones en una variedad de escenarios. Los resonadores son dispositivos que ayudan a controlar las vibraciones; algunos vehículos los tienen para limitar el sonido emitido por el silenciador de un automóvil, y algunos puentes y edificios los utilizan para limitar el ruido y el movimiento de esas estructuras. Los resonadores utilizan una oscilación similar a un resorte para controlar y cambiar las vibraciones; algunos las absorben y neutralizan, otros los amplifican y los dirigen a lugares específicos. (La cámara dentro de una guitarra acústica es un resonador, por ejemplo.)

Estudios anteriores han examinado cómo utilizar resonadores para controlar el sonido que pasa a través de las paredes o para reducir las vibraciones de los vehículos en movimiento. Esos estudios se han centrado en agregar un resonador a una estructura o pieza de vehículo existente. Pero este estudio encontró que cortar resonadores directamente en la pared o en el material del vehículo suprimió las vibraciones que podrían propagarse.

"Queríamos crear y probar un diseño que redujera la vibración, "dijo Ryan Harne, autor principal del artículo y ex profesor asociado de ingeniería mecánica en la Universidad Estatal de Ohio. "La vibración es parte integral de muchos problemas de ingeniería, tanto en cómo construimos edificios como en cómo hacemos mejores aviones y otros vehículos ".

Harne, quien mantiene un puesto adjunto en Ohio State, desde entonces se ha unido a la facultad de Penn State University. Los experimentos para este estudio se llevaron a cabo en su antiguo laboratorio en el estado de Ohio. Ese laboratorio contiene equipos que permiten a los investigadores controlar la fuerza y ​​la frecuencia de las vibraciones durante los experimentos científicos.

Para este estudio, Harne y el ex estudiante de doctorado de Ohio State Sih-Ling Yeh, autor principal del estudio, corte resonadores en placas acrílicas rectangulares. Su estudio, publicado en el volumen de octubre de 2021 de la revista Estructuras de paredes delgadas , fue el primero en considerar lo que podría suceder si los resonadores se cortaran directamente en un material, en lugar de agregarlo más tarde.

El estudio no comparó directamente los resonadores de corte con los que se agregan. Harne dijo que los resonadores integrados son más optimizados que los que se agregan y serían mejores opciones para aplicaciones donde el espacio importa, en la construcción de un avión o una pared, por ejemplo.

Los investigadores mantuvieron las placas en su lugar utilizando diferentes mecanismos; algunos se sujetaron firmemente, algunos estaban suspendidos en el aire, y algunos fueron sostenidos por soportes. Luego usaron un martillo mecanizado para golpear las placas y midieron la fuerza de las vibraciones creadas por cada placa después del impacto del martillo. Mantuvieron un plato inalterado como control.

Descubrieron que las vibraciones viajaban más lejos en las placas inalteradas que en aquellas con resonadores incorporados. Los resonadores, sus experimentos mostraron, ayudó a las placas a flexionarse y absorber las vibraciones del martillo.

Los experimentos se crearon para probar un diseño que podría tener múltiples aplicaciones en el mundo real y usarse para insonorizar paredes. pero también podría usarse para construir armazones de aviones que disminuyan automáticamente el sonido que ingresa a la cabina.

"Puedes imaginar una construcción similar a un sándwich, donde pones un panel liviano con un resonador incorporado entre dos paneles de yeso, o colocarlo dentro de las paredes de un avión, "Dijo Harne." Y podría usar esto para reducir la vibración de todo el sistema sin reducir la aerodinámica o la eficiencia, ya que se elimina la masa. Controla esa vibración, y la vibración afecta lo que escuchamos, y afecta qué tan aerodinámico es un avión o un automóvil ".

Los resonadores también pudieron absorber vibraciones independientemente de cómo se mantuvieran las placas en su lugar, algo que sorprendió a Harne, que ha estado estudiando vibraciones y frecuencias durante años.

"También me sorprendió lo efectivo que fue esto porque no estamos agregando masa a las placas, por lo general, los resonadores se agregan después del hecho, "Dijo Harne." Pero aquí, demostramos que al incorporarlos, puede lograr un control de la vibración aún mejor ".