Железная дорога оказалась похожа на фононный кристалл
Инженеры изучили распространение поперечных механических волн вдоль рельс железной дороги, применив к ним теорему Блоха. Это стало возможным благодаря ее периодичности, что делает железную дорогу похожей на фононный кристалл. Добавляя в модель различные типы демпферов, они увидели пути к уменьшению нежелательных вибраций и шумов, создаваемых поездами. Исследование опубликовано в Scientific Reports.
Железнодорожный транспорт — это один из самых распространенных видов транспорта, используемый для передвижения за пределами городов. В силу большой массы железнодорожного состава для него характерна большая энергия взаимодействия между колесами и рельсами, что накладывает высокие требования к материалам, используемым при строительстве железной дороги. Механические вибрации и шум приводят к усталостным разрушениям и износу конструкционных элементов, а также к шумовому загрязнению районов вокруг дороги, что имеет негативные последствия для здоровья проживающих там людей. Для борьбы с нежелательными колебаниями традиционно используются инерционные демпферы, состоящие из массивного тела, задача которого — гасить и рассеивать колебательную энергию. Несмотря на их наличие, железные дороги все еще остаются источником громкого шума, поэтому инженеры ищут способы дополнительной борьбы с ним.