Intensidade acústica útil: um novo método para identificação de regiões radiantes em superfícies com geometrias arbitrárias

Neste trabalho é descrita a teoria necessária para a obtenção da grandeza denominada intensidade supersônica, a qual tem por objetivo identificar as regiões de uma fonte de ruído que efetivamente contribuem para a potência sonora, filtrando, consequentemente, a parcela referente às ondas sonoras recirculantes e evanescentes. É apresentada a abordagem de Fourier para a obtenção da intensidade supersônica em fontes com geometrias separáveis e a formulação numérica existente para a obtenção de um equivalente à intensidade supersônica em fontes sonoras com geometrias arbitrárias. Este trabalho apresenta como principal contribuição original, uma técnica para o cálculo de um equivalente à intensidade supersônica, denominado aqui de intensidade acústica útil, capaz de identificar as regiões de uma superfície vibrante de geometria arbitrária que efetivamente contribuem para a potência sonora que será radiada. Ao contrário da formulação numérica existente, o modelo proposto é mais direto, totalmente formulado na superfície vibrante, onde a potência sonora é obtida através de um operador (uma matriz) que relaciona a potência sonora radiada com a distribuição de velocidade normal à superfície vibrante, obtida com o uso do método de elementos finitos. Tal operador, chamado aqui de operador de potência, é Hermitiano, fato crucial para a obtenção da intensidade acússtica útil, após a aplicação da decomposição em autovalores e autovetores no operador de potência, e do critério de truncamento proposto. Exemplos de aplicações da intensidade acústica útil em superfícies vibrantes com a geometria de uma placa, de um cilindro com tampas e de um silenciador automotivo são apresentados, e os resultados são comparados com os obtidos via intensidade supersônica (placa) e via técnica numérica existente (cilindro), evidenciando que a intensidade acústica útil traz, como benefício adicional, uma redução em relação ao tempo computacional quando comparada com a técnica numérica existente.

Acoustic plasmons in extrinsic free-standing graphene

An acoustic plasmon is predicted to occur, in addition to the conventional two-dimensional (2D) plasmon, as the collective motion of a system of two types of electronic carriers coexisting in the same 2D band of extrinsic (doped or gated) graphene. The origin of this novel mode stems from the anisotropy present in the graphene band structure near the Dirac points K and K'. This anisotropy allows for the coexistence of carriers moving with two distinct Fermi velocities along the Gamma K and Gamma K' directions, which leads to two modes of collective oscillation: one mode in which the two types of carriers oscillate in phase with one another (this is the conventional 2D graphene plasmon, which at long wavelengths (q -> 0) has the same dispersion, q(1/2), as the conventional 2D plasmon of a 2D free electron gas), and the other mode found here corresponds to a low-frequency acoustic oscillation (whose energy exhibits at long-wavelengths a linear dependence on the 2D wavenumber q) in which the two types of carriers oscillate out of phase. This prediction represents a realization of acoustic