Acústica de fricción

Los cuerpos sólidos en contacto que experimentan un movimiento relativo de cizallamiento ( fricción ) irradian energía. Parte de esta energía se irradia directamente al medio fluido circundante, y otra parte se irradia a través de los cuerpos sólidos y las condiciones de contorno que los conectan. El acoplamiento entre la vibración estructural y la radiación acústica tiene su origen en el mecanismo de oscilaciones atómicas, mediante el cual la energía cinética se transforma en energía térmica. ^{[ 1 ]}

Este campo abarca principios de acústica , mecánica de sólidos , dinámica de contacto y tribología .

La energía vibracional inducida por la fricción cinética o por la fricción de desprendimiento puede causar la excitación modal de un subconjunto de los cuerpos en contacto o el acoplamiento vibratorio de los múltiples cuerpos, dependiendo de la fuerza del acoplamiento.

El ruido de fricción puede ser producto de múltiples procesos dinámicos distintos, como el deslizamiento y el deslizamiento intermitente . El deslizamiento generalmente conduce al deslizamiento intermitente bajo una relación decreciente entre la fricción y la velocidad, u otras oscilaciones inestables. ^{[ 2 ]}

Cuando las fuerzas normales son bajas, los modos vibratorios de los cuerpos sólidos se excitan débilmente. El ruido resultante se conoce como ruido de rugosidad. Este ruido es principalmente de banda ancha cerca de la superficie, y la eficiencia de radiación y la geometría del material determinan qué frecuencia se irradia al campo lejano.

Las superficies relativamente lisas o bien lubricadas, con fuerzas normales bajas y velocidades relativas bajas, tienden a crear las condiciones propicias para este régimen y evitan el deslizamiento intermitente.

En determinadas condiciones, la energía radiada es elevada en los modos propios mecánicos del sistema acoplado. Esta condición es más probable bajo mayor rugosidad, mayores cargas normales y mayores velocidades de deslizamiento relativas.

^{Feng et al. [ 3 ]} proporcionan una revisión de las relaciones observadas entre la presión sonora debida a la fricción y parámetros como la fuerza normal , la rugosidad y la velocidad de deslizamiento.