Existe-t-il un équivalent mécanique à un filtre passe-haut / passe-bas (comme en électrotechnique)?

Je me suis demandé s'il y avait certains médias (par exemple le verre, l'air, la mousse, etc.) qui sont particuliers étant donné leur composition chimique et / ou leur structure leur permettant de filtrer les ondes mécaniques (les exemples incluent: le son, les vibrations) de haute ou basses fréquences. Existent-ils? Pourrais-je avoir quelques exemples?

L'exemple le moins abstrait: j'ai tendance à remarquer la basse de la musique qui monte de la voiture à côté de moi quand je suis arrêté à un feu rouge. Je ne sais pas si cela est dû simplement à l'amplitude de ces composants basse fréquence ou s'il y a un filtrage mécanique en jeu (suppression des fréquences plus élevées). C'est la source d'inspiration pour poser ma question.

Dans un sens plus général, les concepts électriques d'inductance, de capacité et de résistance sont équivalents à la masse, à la constante du ressort et au frottement dans le monde mécanique. La tension devient force et le courant devient vitesse.

Par exemple, la suspension d'un véhicule est un filtre passe-bas soigneusement réglé qui utilise la masse du châssis et de la carrosserie, les ressorts sur les essieux et les amortisseurs pour "bloquer" les vibrations à haute fréquence de la route d'être couplé aux passagers et à la cargaison à l'intérieur.

Oui, pour le son en particulier, il existe un terme appelé "impédance acoustique" qui, tout comme l'impédance électrique, dépend de la fréquence. L'impédance acoustique résulte de l'équation des ondes acoustiques, qui prend la même forme que l'équation des ondes électromagnétiques.

Ainsi, tout solide a une impédance acoustique comme tout conducteur a une impédance électrique. La transmission des ondes acoustiques dépend de l'angle d'incidence et du contenu en fréquence, l'impédance du matériau atténuant certaines fréquences. Les conduits agissent comme des guides d'ondes, vous pouvez faire des résonateurs acoustiques, etc. - il y a une tonne de parallèles parce que les équations sous-jacentes sont presque identiques.

Tout comme l'adaptation d'impédance électrique entraîne un transfert de puissance électrique maximal, l'adaptation d'impédance acoustique entraîne un transfert de puissance acoustique maximal. C'est à cela que sert la gelée ultrasonore - l'adaptation d'impédance entre la baguette et la peau.

Cela peut être utilisé dans les résultats de désadaptation d'impédance intentionnelle inverse dans les ondes réfléchies et très peu de transmission de puissance acoustique. Il existe en fait une ligne de cloisons sèches conçue pour exploiter cela pour empêcher / minimiser le «voisin bruyant».

Il existe des analogues aux filtres dans de nombreux systèmes mécaniques. Dans les systèmes de fluide sujets à des pointes de pression, peut-être parce qu'ils utilisent une pompe à cylindrée fixe, un accumulateur sera utilisé pour filtrer ces pointes afin d'éviter d'endommager d'autres parties du système.

Un isolateur de vibrations agit de la même manière. Parfois, ils sont utilisés tels quels. D'autres fois, pour des applications plus critiques, ils sont conçus pour filtrer des fréquences spécifiques, comme la vitesse de rotation d'un moteur ou d'une pompe, pour les filtrer et limiter ou empêcher cette énergie d'exciter la structure environnante. Cela se fait en contrôlant à la fois la géométrie et les propriétés des matériaux de l'isolateur. L'un de mes premiers projets hors du premier cycle a été de concevoir un tel support pour un petit moteur de pompe.

Un autre filtre mécanique est un amortisseur de masse accordé . En règle générale, ceux-ci se trouvent à l'intérieur des gratte-ciel et sont destinés à limiter le mouvement du bâtiment en raison des tremblements de terre. La même idée a également été appliquée aux moteurs d'appareils , où une "sucette" en métal est en porte-à-faux sur le côté du moteur. La fréquence de résonance de la masse et de la tige est adaptée à la fréquence de fonctionnement du moteur. Le résultat est que lorsque le moteur tourne, l'énergie à la fréquence de fonctionnement du moteur va faire vibrer la masse dans l'air au lieu de la transmettre à la structure de l'appareil où elle sera rayonnée sous forme de son.