وجد العلماء استخدامًا عمليًا رائعًا لكرات البينغ بونغ

إذا كنت تشعر بالانزعاج من الأصوات ذات التردد المنخفض في البيئة الحضرية، مثل: (حركة المرور والطائرات والأصوات الأخرى في المدينة) فإن كرة البينغ بونغ المتواضعة توفر وسيلة منخفضة التكلفة لحجب هذه الأصوات.

أثبتت دراسة جديدة أن الضوضاء ذات التردد المنخفض تؤثر سلبًا على صحتنا، بالإضافة إلى أنها صعبة الحجب.

فهي غالبًا ما تأتي من اتجاهات متعددة، ولا تحجبها الجدران والهياكل بنفس الطريقة التي يتم بها حجب الضوضاء ذات التردد العالي.

ولمواجهة الضوضاء ذات التردد المنخفض، استخدم الباحثون من جامعة ‘ليل Lille’ في فرنسا والجامعة التقنية الوطنية في أثينا-اليونان كرات البينغ بونغ كمحفزات ‘هيلمهولتز’ (وهي حاويات مصممة بشكلٍ خاص لامتصاص ترددات الصوت المعينة).

تحمل هذه الأجهزة اسم الفيزيائي الألماني الذي ابتكر المحفز الأولي لهيلمهولتز ‘هيرمان فون هلمهولتز’، تتكون الأجهزة من غرفة فارغة، مثل كرة البينغ بونغ، تحتوي على فتحة صغيرة.

يقول الفيزيائي ‘روبين سابات’ من جامعة ليل: “إن كرات البينغ بونغ عبارة عن أجسام معروفة ومنتشرة بأعداد كبيرة في جميع أنحاء العالم، وكانت دوافعنا هي استخدام هذه الأجسام المتاحة بسهولة لإنشاء هيكل لوحة عازلة للتردد المنخفض”.

وبالتالي تُعتبر كرات البينغ بونغ بديلًا اقتصاديًا للعوازل الصوتية من حيث التكلفة المنخفضة وإمكانية إعادة التدوير المحتملة.

كما يوحي الاسم إلى أن معززات ‘هيلمهولتز’ تعمل عن طريق الاحتراق، إذ يتم مطابقة تذبذبات موجات الصوت لامتصاصها ويحدد حجم الحاوية وحجم الفتحة التردد الصوتي الذي يمكن للمعزز امتصاصه.

على الرغم من أن معززات ‘هلمهولتز’ قد درست بشكل وافٍ في السابق، إلا أن الباحثين أرادوا دراسة كيفية عملها وتفاعلها عندما يتم دمجها لتشكيل سطح صوتي ‘ميتا’، ويتم تصميم هذه المواد بشكل خاص للتلاعب بموجات الصوت بطرق مختلفة.

وقد تبين أن هذا الدمج أو الارتباط يزيد من عدد ترددات الاحتراق التي يتم امتصاصها بواسطة سطح ميتا الصوتي المكون من كرة البينغ بونغ.

بعبارة أخرى: يمكن حجب المزيد من الصوت باستخدام عدة معززات هيلمهولتز معًا.

يقول سابات: “يتمتع مُعزِز هلمهولتز بقدرة فريدة على التقاط الموجات الصوتية المحيطة بدقة عند ترددها الطبيعي، ويمكن تمثيله على أنه تجاويف متصلة بمحيطها عبر عنقٍ ضيق، وتمثلت أصالة العمل من خلال النظر في تأثير التزامن بين مُعزِزين، مما يؤدي إلى حدوث ترددين للرنين”.

وباستخدام مزيج من النمذجة الرياضية والتجربة الفعلية، أظهر الباحثون الطريقة التي يمكن من خلالها التحكم في تفاعل معزّزي هيلمهولتز المتعددة مع بعضها البعض وذلك للتحكم في الترددات الصوتية التي يتم حجبها.

وعلى الرغم من عدم وجود اختبارات ميدانية شاملة لكرات البينغ بونغ في حجب الأصوات الخاصة، إلا أن هناك إمكانية لاستخدام هذه الأشياء الرخيصة والمنتشرة في حماية البيئة من التلوث الصوتي، بل وأكثر من ذلك.

يقول سابات: “إن إمكانات هذه السطوح الصوتية تتجاوز عزل الصوت، ويمكن توسيعها لتحقيق وظائف مختلفة مماثلة للسطوح الصوتية الأخرى، وتشمل هذه الوظائف تركيز الصوت، واستخدامًا غير تقليدي للانعكاس الصوتي، وتلاعبًا في نقل الصوت، والمزيد أيضًا”.

تم نشر هذا البحث في ‘مجلة الفيزياء التطبيقية’.