Úvod
Věda
Planeta země
Historie
Zajímavosti
Lifestyle
Záhady a napětí
Nový pohled na hluk a vibrace: lze energii tlakových vln řídit?

Hluk tradičně vnímáme jako nežádoucí jev, který je nutné potlačit. Moderní fyzikální přístupy však naznačují, že tlakové vlny nemusíme jen tlumit, ale můžeme jejich energii aktivně řídit.

Otevírá se tak nová cesta, jak s hlukem pracovat efektivněji a s menšími ztrátami.

Hluk a vibrace patří mezi největší technické problémy současnosti. Vznikají v motorech, turbínách, potrubních systémech i v proudění plynů při vysokých rychlostech. Dlouhodobě se je snažíme potlačovat – tlumit, absorbovat nebo odstínit. Co když ale tento přístup není optimální?

Energie, která nezmizí

Z fyzikálního hlediska jsou tlakové pulzace formou energie. Při jejich tlumení dochází k přeměně této energie, typicky na teplo. To znamená, že problém sice zmizí z hlediska hluku, ale nezaniká – pouze se transformuje. Tato skutečnost vede k zásadní otázce: Je nutné energii tlakových vln vždy eliminovat, nebo ji lze řídit?

Spektrum místo amplitudy

Tradiční přístupy se soustředí především na snížení amplitudy tlakových pulzací. Novější fyzikální pohled však ukazuje, že důležitá není jen velikost signálu, ale také jeho spektrální struktura.

Každá tlaková vlna je ve skutečnosti složena z celé řady frekvencí. Jejich vzájemné rozložení, fáze a interakce určují výsledný efekt – tedy to, jak vlnu vnímáme a jak působí na okolní prostředí.

Jinými slovy – dvě vlny se stejnou amplitudou mohou mít zcela odlišný účinek. Právě zde se otevírá prostor pro nový přístup.

Pokud dokážeme ovlivnit spektrum tlakových pulzací, nemusíme nutně drasticky snižovat jejich energii. Stačí ji vhodně „rozprostřít“ nebo přeuspořádat tak, aby její účinky byly méně rušivé.

Hluk přestává být pouze nežádoucím vedlejším produktem, stává se fyzikálním jevem, který lze cíleně ovlivňovat.
Hluk přestává být pouze nežádoucím vedlejším produktem, stává se fyzikálním jevem, který lze cíleně ovlivňovat.

Interference jako nástroj

Zásadní roli v tomto přístupu hraje interference – skládání vln. Když se dvě nebo více tlakových vln setkají, mohou se vzájemně zesilovat, nebo naopak oslabovat. V ideálním případě může dojít až k jejich částečnému vyrušení.

Tento jev je známý již dlouho, jeho praktické využití v technice však naráželo na složitost reálných podmínek. V potrubních systémech či výfukových trubkách se vlny nešíří pouze jedním směrem.

Dochází k odrazům, změnám fáze i k přechodům mezi různými režimy proudění. Výsledkem je velmi komplexní pole, které se obtížně kontroluje. Současný vývoj však ukazuje, že vhodným návrhem geometrie lze tyto jevy alespoň částečně usměrnit. Interference tak přestává být náhodným efektem a stává se nástrojem.

Geometrie místo materiálu

Klasické tlumiče hluku využívají především absorpci – tedy materiály, které přeměňují akustickou energii na teplo. Tento přístup je účinný, ale často vede ke ztrátám energie a ke zvýšení tepelného zatížení systému.

Novější koncepce se více opírají o tvar a uspořádání prostoru. Geometrie dutin, jejich objem, délky a orientace stěn mohou zásadně ovlivnit, jak se tlakové vlny šíří a jak se vzájemně ovlivňují.

Vhodně navržené struktury tak mohou některé frekvence potlačit, jiné rozptýlit a další přesměrovat. Výsledkem není pouhé „pohlcení“ energie, ale její řízená transformace v rámci systému.

Klasické akustické materiály hlučnou zvukovou vlnu pohlcují, zatímco nově navržené struktury dokážou její frekvenční složky přeuspořádat a zmírnit rušivý účinek bez výrazné ztráty energie.
Klasické akustické materiály hlučnou zvukovou vlnu pohlcují, zatímco nově navržené struktury dokážou její frekvenční složky přeuspořádat a zmírnit rušivý účinek bez výrazné ztráty energie.

Přesměrování energie

Jedním z nejzajímavějších důsledků tohoto přístupu je možnost energii tlakových pulzací nepohlcovat, ale přesměrovat.

Místo toho, aby byla energie disipována (nevratná změna energie na jinou), může být vedena do oblastí, kde nepůsobí negativně, nebo kde se její účinek rozloží v čase i frekvenci. Tím se snižuje její okamžitý dopad, aniž by bylo nutné ji zcela eliminovat.

V některých případech lze kombinovat podélné a příčné složky vlnění tak, aby se jejich účinky částečně vyrovnaly. Tento princip umožňuje dosáhnout stabilnějšího průběhu tlakových změn a tím i nižší hladiny vnímaného hluku.

Hluk nemusí být jen pohlcen, ale i usměrněn. Vhodně navržená struktura dokáže rozbít chaotické tlakové pulzace a převést je na stabilnější, méně rušivé vlnění.
Hluk nemusí být jen pohlcen, ale i usměrněn. Vhodně navržená struktura dokáže rozbít chaotické tlakové pulzace a převést je na stabilnější, méně rušivé vlnění.

Od tlumení k řízení

Změna pohledu – od tlumení k řízení – může mít významné dopady v celé řadě technických oblastí. Ve spalovacích motorech by mohla přinést snížení hluku bez zvýšení odporu nebo teploty. V energetice by mohla zlepšit stabilitu proudění v potrubních systémech.

V dopravě by mohla vést k lehčím a účinnějším konstrukcím bez nutnosti masivních tlumicích prvků. Významný je i environmentální aspekt. Hlukové zatížení patří mezi faktory, které dlouhodobě ovlivňují kvalitu života.

Schopnost hluk nejen potlačovat, ale cíleně řídit, může přinést nové možnosti, jak tento problém řešit efektivněji. Myšlenka řízení energie tlakových vln představuje posun v chápání akustických jevů.

Namísto snahy energii eliminovat se nabízí možnost s ní pracovat – analyzovat její strukturu, upravovat její průběh a využívat její vlastnosti.

Foto: Petr Boněk/Gemini, Akukon.com, ACSCM.com
Zdroje informací: Ing. Zdeněk Mach
Související články
Malé elektromobily už dávno nejsou jen městskými přibližovadly. Nový Peugeot E-208 je toho důkazem. Francouzský hatchback si zachoval svůj atraktivní design, přidal delší dojezd a modernější technologie, ale hlavně ukazuje, že i kompaktní elektromobil může být autem, se kterým bez obav vyrazíte za hranice města.   Vypadá jako koncept. Přitom jezdí po silnici Peugeot se […]
Její život je krátký. V létě trvá pouhých šest až osm týdnů. Za tu dobu navštíví desetitisíce květů, nalétá stovky kilometrů a vyrobí přibližně devět gramů medu – zhruba jednu čajovou lžičku. Sama o sobě se může zdát bezvýznamná. Teprve když se spojí s dalšími desítkami tisíc příslušnic svého včelstva, vznikne jeden z nejdokonalejších organismů […]
Připomíná to námět apokalyptického seriálu The Last of Us. A skoro mrazí při představě, že podobné horory probíhají v přírodě běžně – s tím rozdílem, že nejde pouze o infekce parazitickou houbou a že predátor dokáže ovládat jen vývojově nesrovnatelně jednodušší živočichy, než je člověk.   Najít skutečné zombie není nic nemožného ani v naší přírodě. […]
Do Českého Švýcarska se vrátil oheň. Plameny z jara jsou sice bezpečně uhašeny, znovu ale vzplály varovné hlasy volající po krocích, které by vzrůstající riziko lesních požárů do budoucna minimalizovaly.   Lesní požáry už nejsou problémem pouze vzdáleného Středomoří. S oteplujícím se klimatem, vysušenou krajinou a desetiletími lidských zásahů se z nich stává nový evropský normál […]
reklama
Historie
Kdo postavil město na 92 umělých ostrůvcích?
Říká se mu ztracený archeologický ráj a není divu. Nan Madol, komplex 92 umělých ostrůvků s kamenným městem, leží v mělké korálové laguně poblíž ostrova Pohnpei v Mikronésii uprostřed Tichého oceánu.   Podle archeologů bylo město postaveno někdy kolem 12. století, možná i dřív. K čemu přesně sloužilo, se však neví. Komplex na vodě prý byl sídlem […]
Shodil novinář Skrejšovský svého soka ze schodů?
Na co sáhne, to se mu daří. Obchodováním počínaje, politikou konče. V říjnu 1878 však jeho nadějně rozjetou kariéru zhatí Zemský soud v Praze.   Ten totiž podnikateli a neohroženému novináři Janu Stanislavu Skrejšovskému (1831–1883) uloží čtyřměsíční trest za to, že shodil ze schodů a těžce zranil svého soka, architekta Viléma Tierhiera (1843–1908). „Jen jsem se […]
Pád Maximiliena Robespierra: Zuřivého jakobína nikdo nelitoval?
V horké letní noci trpí Robespierre krutými bolestmi. Zmítá se na lůžku a hlavou mu víří kolotoč myšlenek. Když se probere z mdlob, vzpomene si na jednu z pařížských jasnovidek, kterou před lety navštívil. Prorokovala mu tragický osud. Tehdy se jí vysmál.   „Robespierre to dotáhne hodně daleko,“ prohlásil o něm jiný významný francouzský revolucionář, Honoré de Mirabeau […]
Vařila prvorepubliková hospodyně podle sandtnerek?
Hospodyně Františka přemítá, co bude dneska vařit. Pracuje v rodině pana rady a ten má mlsný jazýček. Zalistuje proto rychle v jedné ze „sandtnerek“.    „Zaplaťpánbůh, že už nemusíme chodit s lístky,“ povzdechne si směrem ke služce, kterou má v kuchyni k ruce. Ještě v prvních letech nové republiky fungoval kvůli nedostatku zboží přídělový systém. […]
Zajímavosti
Kočka rybářská se vody rozhodně nebojí!
Nevelká, nenápadná, tichá. Taková je kočka rybářská, která si žije svým prostým životem okolo vody na jihu Asie. Své drápky nikdy zcela nezasouvá a jediné, co ji zajímá, je lov ryb. Přesto je trnem v oku místním lidem a jejich útoky se podílejí na tom, že je toto úchvatné zvíře mezi ohroženými druhy.   Zatímco […]
Chuknagarský masakr: 10 000 mrtvých za 4 hodiny
My Lay, Katyň, Lidice, Re’im… to jsou místa masakrů, která všichni znají. Jeden z těch nejbrutálnějších po druhé světové válce však zůstává v jejich stínu.   Napětí mezi Západním a Východním Pákistánem (bývalým Bengálskem) dosahuje vrcholu, když v prosinci 1970 ve volbách drtivě zvítězí nacionalistická strana Awami (Lidová liga) žádající nezávislost. Když Západní Pákistán výsledky […]
Nálezy z Lindowu: Hlava ženy a zavražděný druid
Asi 20 kilometrů od anglického Manchesteru se rozkládá rašeliniště, které místní znají jako Lindow. Místo ale kromě močálů skrývá pozůstatky minulosti.   Na kalendáři bychom nalistovali 13. května 1983. Těžaři Andy Mould a Stephen Dooley zaregistrují na dopravním pásu něco neobvyklého. „Není to fotbalový míč?“ uchechtne se jeden z nich. Stroj zastaví a předmět položí na […]
Nejlepší úkryt pro Nobelovy ceny? Chemický roztok!
Po dvou dlouhých letech otevírá dveře své laboratoře. Oči prolétnou po stole, aby pak ulpěly na regálu, kde se nachází všemožné látky. Hledá žluto-oranžovou tekutinu, jakmile ji zahlédne, nesmírně se mu uleví. Teď může svůj plán dokončit.   Pod termínem aqua regia se skrývá směs s názvem lučavka královská. Svůj přídomek nemá pro nic za nic, […]
Záhady a napětí
Duchařský zážitek Karla IV.: Zažil český král poltergeista?
Kdysi dávno se na Pražském hradě odehrál incident, který bychom podle měřítek moderní záhadologie mohli označit za typické projevy přítomnosti poltergeista. Svědkem tohoto strašení se přitom stala jedna z nejdůležitějších osobností české historie, budoucí král Karel IV.!   Poltergeisti, zlovolní hluční duchové, mohou svou přítomnost ohlašovat nejrůznějšímu způsoby. Široká škála projevů jejich přítomnosti zahrnuje například […]
Našeptávání do ucha: Záhada pozitivních subliminals
Miliony lidí po celém světě si každou noc pouštějí do sluchátek hudbu, ve které se skrývá tajný vzkaz – slova, která má slyšet jen podvědomí, ne uši. Slibují vyšší sebevědomí, hubnutí i lepší paměť, a to bez jediné vědomé myšlenky. Skutečně ale mozek dokáže přijímat a zpracovávat instrukce, které vůbec nezaregistruje?   Noc co noc […]
Mapa, která neměla existovat: Piri Reis a tajemství předpotopních map světa
V roce 1513 nakreslil osmanský admirál Piri Reis mapu, která podle mnohých měla vzniknout až o dvě staletí později. Na kusu gazelí kůže se totiž objevuje pobřeží připomínající Antarktidu bez ledového příkrovu, tři sta let před jejím objevením. Odkud čerpal? Existovala snad civilizace se znalostmi, jež historie dosud nezaznamenala?   Píše se rok 1513, osmanský […]
Ďáblovo moře u Japonska: Mizí v asijském Bermudském trojúhelníku lodě ve spárech neznámé síly?
Jižně od japonských ostrovů se rozkládají vody, kterým se přezdívá Ďáblovo moře. Vypráví se o lodích mizejících beze stopy, podivných světlech, zrádných proudech i mořských dracích, kteří měli tyto končiny střežit už v dávných legendách. Je tichomořský Dračí trojúhelník skutečně prokletým místem, nebo se zde jen nebezpečná příroda proměnila v jednu z nejpůsobivějších námořních záhad? […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Nejvýkonnější supersportovní vůz  s motorem vpředu na světě
iluxus.cz
Nejvýkonnější supersportovní vůz s motorem vpředu na světě
Společnost Aston Martin s hrdostí představuje model Valen – nejvýkonnější vůz s motorem vpředu na světě a nejvýkonnější supersport s motorem V12 vpředu ve 113leté historii společnosti. Jako nejnovější
Konopí a deprese: nová studie odhalila silné souvislosti
21stoleti.cz
Konopí a deprese: nová studie odhalila silné souvislosti
Konopí má řadu léčivých a pozitivních účinků, což dokázala už řada studií provedených vědci po celém světě. Ale jak to tak bývá, i u této rostliny platí, že všeho moc škodí. Konopí patří k nejrozšíře
Vyrobte si domácí sushi
tisicereceptu.cz
Vyrobte si domácí sushi
Rolujte sushi jako mistři asijské kuchyně! Suroviny hrnek sushi rýže (200–250 g) 60 g rýžového octa (na 250 g rýže) 40 g krupicového cukru 10 g soli řasy Nori filet z lososa salátová okurk
Na dovolenou jsem jela sama a málem toho litovala
nejsemsama.cz
Na dovolenou jsem jela sama a málem toho litovala
Některé věci si musí člověk zkrátka prožít. Poté, co jsem loni kamarádkám oznámila, že pojedu na dovolenou úplně sama, dívaly se všechny na mě dívaly, jako bych se zbláznila. Po rozvodu jsem ale potřebovala na chvíli zmizet. Chtěla jsem být sama se sebou a hlavně si dokázat, že se o sebe ještě umím postarat. Úplně
Prováděli už sumerští lékaři operace hlavy?
historyplus.cz
Prováděli už sumerští lékaři operace hlavy?
Na stole leží bronzový skalpel. Sumerský doktor z Babylonu se chystá na operaci. Za „otce lékařství“ je považován Řek Hippokrates. Už o 2000 let dříve ale v Mezopotámii existovalo velmi rozvinuté lékařství. Titul „otce lékařství“ by si tak podle některých badatelů spíš zasloužil jeden z tamních doktorů… Na březích Eufratu a Tigridu vzkvétají první města. Na přelomu
Porcelán, nebo keramika?
panidomu.cz
Porcelán, nebo keramika?
Na první pohled mohou být některé výrobky z keramiky a porcelánu téměř k nerozeznání. Přesto jsou jiné. Jedná se o dva různé materiály, které se zpracovávají dvěma odlišnými způsoby. Jak to tedy s keramikou a porcelánem opravdu je? Jedno mají společné – jedná se o poctivou, ve většině případů ruční práci. Možná i proto jsou
Ohromující sídlo krále pohádek
rezidenceonline.cz
Ohromující sídlo krále pohádek
Nemovitost Los Feliz, postavená společností slavného tvůrce v roce 1932, patří od roku 2011 rusko-kazašskému filmaři Timuru Bekmambetovovi, žijícímu převážně v Izraeli. Ten aktuálně ikonický dům Walta Disneyho v Los Angeles, kde vytvořil například filmy Popelka a Pinocchio, nabízí k pronájmu za 40 000 dolarů měsíčně.   Poté, co pohádkovou vilu za 3,7 milionu dolarů
Já dodržím svůj slib!
skutecnepribehy.cz
Já dodržím svůj slib!
Když se mě lidé ptají, proč si nenechám pomoct a proč manžela neumístím do LDN, většinou jen sklopím oči. Ulevilo by se mi. Ale copak mohu? Vím, že to nemyslí zle. Mnozí mi říkají, že bych si konečně odpočinula, že bych se vyspala, že bych zase mohla chvíli žít i svůj život. Možná mají pravdu. Jenže
Lobotomie do paměti Brazílie: Požár muzea zničil miliony muzejních exponátů
epochaplus.cz
Lobotomie do paměti Brazílie: Požár muzea zničil miliony muzejních exponátů
Každá země má svůj tragický požár, který pronikne hluboko do její historie. Národní divadlo v Praze, katedrála Notre Dame v Paříži, to jsou jen dva příklady, kdy oheň zničil mnohem více než jen konkrétní stavbu. Do této skupiny národních katastrof patří i požár brazilského Národního muzea v Rio de Janeiru. Pro Brazílii i celou Jižní Ameriku se stalo
Kam letos vyrazit na poslední chvíli: moje zkušenosti s last minute dovolenou
epochanacestach.cz
Kam letos vyrazit na poslední chvíli: moje zkušenosti s last minute dovolenou
Last minute dovolená může být vhodnou volbou pro cestovatele, kteří chtějí odjet v blízkém termínu, jsou flexibilní při výběru destinace a hledají zajímavý poměr ceny, kvality a služeb. Nejde však pouze o rychlé nalezení nejnižší ceny. Důležité je porovnat termín, délku letu, počasí, úroveň hotelu, stravování, transfer i vhodnost destinace pro konkrétní typ cestovatele. Jiné
Magdalena Gorniková: Neuvěřitelný příběh slovinské mystičky
enigmaplus.cz
Magdalena Gorniková: Neuvěřitelný příběh slovinské mystičky
V roce 1835 se do chudé rolnické rodiny, na území dnešního Slovinska, narodila Magdalena Gorniková. Do věku dvanácti let nebyl její život nijak mimořádný. Pak se však stalo něco, co ani současná věda
Musí se Solaříková snad dělit o kluka s jinou?
nasehvezdy.cz
Musí se Solaříková snad dělit o kluka s jinou?
Má místo blaženého úsměvu na tváři herečka ze seriálu Bratři a sestry Patricie Solaříková (37) vrásky na čele? Blondýnka to se svým přítelem, urostlým vousáčem a tvůrcem videí Alexem Grigorievem (
Provozovatel: RF HOBBY, s. r. o., Bohdalecká 6/1420, 101 00 Praha 10, IČO: 26155672, tel.: 420 281 090 611, e-mail: sekretariat@rf-hobby.cz