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Questa parte di una motocicletta, il silenziatore, è molto importante. Facciamo funzionare la motocicletta senza il silenziatore per capirne l’importanza. È troppo rumorosa. Il silenziatore aiuta a ridurre drasticamente il livello di volume. Utilizzando un'analogia interessante, andremo a comprendere la fisica completa dei silenziatori moderni in questo video.
Cerchiamo prima di capire come viene generato il suono e come si propaga. Le particelle d’aria intorno a questo altoparlante si trovano a pressione normale. Quando il diaframma si muove verso destra, uno strato di particelle d’aria collide con il successivo e questo processo continua. Ora puoi vedere uno strato compresso di particelle d’aria. Tuttavia, l’aria è elastica per natura. Questo significa che vuole sempre tornare alla sua posizione originale. A causa di ciò, dopo aver viaggiato per una certa distanza verso destra, il primo strato di particelle d’aria ritorna alla sua posizione originaria. Quando le particelle sonore continuano questo processo, puoi osservare un bellissimo fenomeno. Si può vedere uno strato di aria compressa che si muove in avanti. È così che l’onda sonora si propaga. Non c’è mai un flusso di particelle verso le tue orecchie; le particelle d’aria stanno semplicemente oscillando attorno alla loro posizione media. L’ampiezza dell’onda sonora è chiaramente indicata qui. Sostituiamo queste particelle d’aria con bande di pressione per facilitare la visualizzazione.
Nel caso di un motore di moto, potresti pensare che il processo di combustione crei rumore? Verifichiamolo. Durante la combustione, la palla di fuoco in espansione colpisce ad alta velocità le particelle d’aria circostanti. Questo colpo è sufficiente ad avviare la propagazione di un’onda sonora, come abbiamo visto prima. Tuttavia, la maggior parte del suono che sentiamo non proviene da questo processo di combustione, ma dallo scarico. Sorprendente, vero? Il motivo è che durante la combustione il cilindro è completamente chiuso. Di conseguenza, le onde sonore sono per lo più assorbite dal cilindro stesso, facendolo vibrare. La domanda è: come fa lo scarico a generare rumore? Diamo un’occhiata.
La pressione dei gas di scarico è quasi 4 volte superiore a quella dell’aria circostante. Questo significa che quando la valvola di scarico si apre, questi gas si precipitano improvvisamente nel collettore e colpiscono le particelle d’aria. A causa di ciò viene generata un’onda sonora sul momento. Quindi il caso del motore è diverso da fuochi d’artificio o armi da fuoco, dove la fonte del suono è la combustione. Queste onde sonore colpiscono poi il timpano facendolo vibrare. Queste vibrazioni vengono inviate al tuo cervello e tu percepisci il suono.
Ecco una domanda interessante. Cosa pensi cambi nell’onda sonora per renderla più forte o più debole? Sì, è l’ampiezza. Quando il motociclista accelera, senti un rumore ancora più forte. Questo perché, bruciando più carburante, aumenta la pressione dei gas di scarico. Maggiore è la pressione di scarico, maggiore sarà il movimento delle particelle d’aria circostanti quando la valvola di scarico è aperta oppure si genera un’onda sonora con ampiezza maggiore. Secondo il Codice della Strada, il rumore di ogni veicolo dovrebbe essere limitato a 80 decibel.
Cerchiamo prima di capire come viene generato il suono e come si propaga. Le particelle d’aria intorno a questo altoparlante si trovano a pressione normale. Quando il diaframma si muove verso destra, uno strato di particelle d’aria collide con il successivo e questo processo continua. Ora puoi vedere uno strato compresso di particelle d’aria. Tuttavia, l’aria è elastica per natura. Questo significa che vuole sempre tornare alla sua posizione originale. A causa di ciò, dopo aver viaggiato per una certa distanza verso destra, il primo strato di particelle d’aria ritorna alla sua posizione originaria. Quando le particelle sonore continuano questo processo, puoi osservare un bellissimo fenomeno. Si può vedere uno strato di aria compressa che si muove in avanti. È così che l’onda sonora si propaga. Non c’è mai un flusso di particelle verso le tue orecchie; le particelle d’aria stanno semplicemente oscillando attorno alla loro posizione media. L’ampiezza dell’onda sonora è chiaramente indicata qui. Sostituiamo queste particelle d’aria con bande di pressione per facilitare la visualizzazione.
Nel caso di un motore di moto, potresti pensare che il processo di combustione crei rumore? Verifichiamolo. Durante la combustione, la palla di fuoco in espansione colpisce ad alta velocità le particelle d’aria circostanti. Questo colpo è sufficiente ad avviare la propagazione di un’onda sonora, come abbiamo visto prima. Tuttavia, la maggior parte del suono che sentiamo non proviene da questo processo di combustione, ma dallo scarico. Sorprendente, vero? Il motivo è che durante la combustione il cilindro è completamente chiuso. Di conseguenza, le onde sonore sono per lo più assorbite dal cilindro stesso, facendolo vibrare. La domanda è: come fa lo scarico a generare rumore? Diamo un’occhiata.
La pressione dei gas di scarico è quasi 4 volte superiore a quella dell’aria circostante. Questo significa che quando la valvola di scarico si apre, questi gas si precipitano improvvisamente nel collettore e colpiscono le particelle d’aria. A causa di ciò viene generata un’onda sonora sul momento. Quindi il caso del motore è diverso da fuochi d’artificio o armi da fuoco, dove la fonte del suono è la combustione. Queste onde sonore colpiscono poi il timpano facendolo vibrare. Queste vibrazioni vengono inviate al tuo cervello e tu percepisci il suono.
Ecco una domanda interessante. Cosa pensi cambi nell’onda sonora per renderla più forte o più debole? Sì, è l’ampiezza. Quando il motociclista accelera, senti un rumore ancora più forte. Questo perché, bruciando più carburante, aumenta la pressione dei gas di scarico. Maggiore è la pressione di scarico, maggiore sarà il movimento delle particelle d’aria circostanti quando la valvola di scarico è aperta oppure si genera un’onda sonora con ampiezza maggiore. Secondo il Codice della Strada, il rumore di ogni veicolo dovrebbe essere limitato a 80 decibel.
Per ottenere questo risultato, usiamo della lana di vetro porosa nel percorso di flusso dello scarico per assorbire le onde sonore. Per capire come questa lana di vetro riduce il suono, guarda prima questi esempi di altalene. Se spingi il primo bambino, esso spinge il secondo e così via, trasferendo l’energia senza muoversi dalla propria posizione, simile alla propagazione del suono. Idealmente, tutte queste altalene compiono lo stesso tragitto, non c’è alcuna perdita di energia. Supponiamo che tu voglia ridurre l’ampiezza delle oscillazioni delle altalene. Se inseriamo muri di cemento tra di esse, il movimento viene completamente ostacolato. Non vogliamo ostacolare il loro movimento. Ora inseriamo invece una parete leggermente flessibile in gomma tra di loro. Come puoi vedere, parte dell’energia delle altalene verrà assorbita ad ogni passaggio dal muro in gomma, e parte della forza verrà trasferita. La distanza percorsa da ciascuna altalena, allora, continua a diminuire. È proprio questo che vogliamo: una riduzione in ampiezza senza ostacolare il movimento.
La stessa cosa accade nel cado della lana di vetro. Qui le onde sonore sono il trasferimento di movimento tra le altalene e le fibre porose sono i muri di gomma. Queste fibre assorbono le onde di pressione e allo stesso tempo non bloccano il flusso dei gas di scarico. Continuando il flusso, l’ampiezza del suono diminuisce sempre di più, silenziandolo. Dopo aver assorbito l’energia da queste particelle, le fibre convertono quest’energia in calore e irradiano il calore attraverso la copertura esterna del silenziatore.
Tuttavia, questa lana di vetro non viene usata direttamente come mostrato. Sai perché? Il motivo è la contropressione nel motore. Queste fibre dense bloccano ancora parzialmente i gas di scarico, riducendo l’efficienza del motore. Per evitare ciò, il foglio di lana di vetro viene avvolto attorno a un tubo perforato. Potresti pensare: con questo design, come vengono assorbite le onde sonore. Le onde sonore scapperanno attraverso il foro centrale? Ecco il trucco. Osserva il percorso che i gas di scarico seguono all’interno di questo silenziatore. Questi gas di scarico formano vortici che fluiscono attraverso i fori del tubo nella lana di vetro. La cosa importante è che le onde sonore viaggiano sempre con il fluido. Così le onde sonore passano in questo modo e vengono silenziate in gran parte all’interno del materiale fibroso, come spiegato prima. Questo tipo di silenziatore è conosciuto come il tipo ad assorbimento ed è il migliore per le motociclette.
Se la tua moto è diventata rumorosa, è probabilmente ora di cambiare il materiale in lana di vetro. Grazie.
La stessa cosa accade nel cado della lana di vetro. Qui le onde sonore sono il trasferimento di movimento tra le altalene e le fibre porose sono i muri di gomma. Queste fibre assorbono le onde di pressione e allo stesso tempo non bloccano il flusso dei gas di scarico. Continuando il flusso, l’ampiezza del suono diminuisce sempre di più, silenziandolo. Dopo aver assorbito l’energia da queste particelle, le fibre convertono quest’energia in calore e irradiano il calore attraverso la copertura esterna del silenziatore.
Tuttavia, questa lana di vetro non viene usata direttamente come mostrato. Sai perché? Il motivo è la contropressione nel motore. Queste fibre dense bloccano ancora parzialmente i gas di scarico, riducendo l’efficienza del motore. Per evitare ciò, il foglio di lana di vetro viene avvolto attorno a un tubo perforato. Potresti pensare: con questo design, come vengono assorbite le onde sonore. Le onde sonore scapperanno attraverso il foro centrale? Ecco il trucco. Osserva il percorso che i gas di scarico seguono all’interno di questo silenziatore. Questi gas di scarico formano vortici che fluiscono attraverso i fori del tubo nella lana di vetro. La cosa importante è che le onde sonore viaggiano sempre con il fluido. Così le onde sonore passano in questo modo e vengono silenziate in gran parte all’interno del materiale fibroso, come spiegato prima. Questo tipo di silenziatore è conosciuto come il tipo ad assorbimento ed è il migliore per le motociclette.
Se la tua moto è diventata rumorosa, è probabilmente ora di cambiare il materiale in lana di vetro. Grazie.