За допомогою експерименту з поширення акустичних коливань по мікроканалу всередині рідкої піни (аналогічному класичному експерименту Мельде для пругої струни) французькі фізики виявили незвичайний нелінійний режим коливань, в якому утворюються дві ділянки з коливаннями різної амплітуди і частоти. Виявлене явище допоможе більш точно зрозуміти природу незвичайних акустичних властивостей пен, пишуть вчені в.
Рідкі піни мають дуже складну структуру, що складається з повітряних бульбашок, рідких плівок і мікроканалів, які утворюються на стику трьох плівок. Для такої системи характерна наявність великої кількості міжфазних кордонів, тому гідродинамічні властивості, зокрема, зародження і поширення хвиль, досить сильно відрізняються від того, що відбувається на поверхні готельних рідких струменів і крапель. Це призводить до появи і незвичайних акустичних властивостей, і в деяких випадках піни ведуть себе як акустичні метаматеріали, пригнічуючи частину звукових хвиль, що поширюються через них.
Щоб пояснити такі незвичайні властивості пен, група фізиків з Університету Ніцци - Софії Антиполіс під керівництвом Крістофа Рофаста (Christophe Raufaste) розглянула процес поширення хвилі в окремому мікроканалі всередині піни. Для цього вчені зробили рамку у вигляді трикутної призми, на якій закріплювалися три плівки мильної води (вода з поверхнево-активною речовиною, коефіцієнт поверхневого натягнення якої склав 36 мілліньютонів на метр - приблизно в два рази менше, ніж у води). Ці плівки сходилися в центрі, утворюючи на центральній осі призми тонкий рідкий мікроканал. Один з кінців мікроканалу автори роботи прикріпили до джерела поперечних коливань, який здійснював періодичні вертикальні рухи з частотою від 30 до 80 герц, а інший - до джерела рідини, щоб підтримувати постійну товщину каналу близько 1 міліметра. Такий експеримент аналогічний експерименту Мельде з збудження стоячих хвиль у пружних струнах за допомогою збудження поперечних коливань, тільки роль струни в ньому виконує рідкий мікроканал.
Виявилося, що при поширенні хвилі відбувається зменшення товщини каналу, і при невеликих амплітудах відбувається формування стійких регулярних коливань, аналогічних стоячим хвилям в упругій струні. При великих амплітудах відбувається перехід в нелінійний режим, і в каналі утворюється дві зони різної товщини, амплітуди і фази коливань. При цьому діаметр двох ділянок мікроканалу відрізнявся приблизно вдесятеро: поблизу джерела коливань він становив 0,1 міліметра, а з протилежного боку - один міліметр).
Для опису цього ефекту вчені запропонували використовувати аналог рівняння Бернуллі, що пов'язує періодичну силу, що збуджує коливання, з силою поверхневого натягнення, яка намагається їх придушити. За допомогою запропонованої нелінійної моделі вдалося досить точно описати зроблені в експерименті спостереження.
Автори роботи зазначають, що цей ефект досить незвичайний, і ймовірно, він допоможе пояснити властивості поширення звукових хвиль у пені. У майбутньому знання механізмів розповсюдження акустичних коливань може бути використано, зокрема, для отримання матеріалів для придушення ударних хвиль.
Дослідження акустичних властивостей у пенах є не єдиним прикладом незвичайних акустичних властивостей тонких ниток і мікроканалів у системах зі складною пов'язаною структурою. Наприклад, у павутинах фізики виявили заборонену фононну зону, яка не дає поширюватися звуковим хвилям певної частоти.