Heli laseb helmestel hõljuda

Uus akustilise levitatsiooni meetod võimaldab esmakordselt paindlikke liigutusi

Ultrahelilainete tõttu ujuvad need kaks vahtpolüstüroolist plokki © M. Andrade / São Paulo ülikool
ettelugemist

Kummituslik levitatsioon: Ilmselt maagia abil hõljuvad väikesed valged gloobused metallkesta kohal. Selle saladus on akustiline levitatsioon. Helmed hõljuvad ultrahelilainete kaudu. Brasiilia teadlased on ehitanud hämmastavalt lihtsa levitaatori, mis võimaldab hõljuvate objektide paindlikku ja kontrollitud liikumist. Seda saaks kasutada farmaatsias, keemias või mänguasjana.

Ultrahelilainete tõttu ujuvad need kaks vahtpolüstüroolist plokki © M. Andrade / São Paulo ülikool

Heli võib levitada objekte, nagu tõestasid Šveitsi teadlased 2013. aasta suvel, kui nad levitavad ultrahelilaineväljas isegi väikseid veetilku. Selle taga olev trikk: kõlarid ja helkurid on paigutatud erilisele kaugusele, mis tekitab nende vahel seisva laine. Need lained loovad koos akustilise välja, mille võimsus on piisav väiksemate objektide raskuse ületamiseks.

Levitatsiooni ilma selle laineresonantsita peeti varem võimatuks - kui kõlari ja helkuri vaheline kaugus ei ole täpselt pool heli või selle mitmekordsest lainepikkusest, variseb seisv laine kokku ja objekt jookseb kokku. Marco Andrade São Paulo ülikoolist ja tema kolleegid tõestavad nüüd, et on ka teine ​​võimalus.

Stabiilne ujuv liikumises

Nende akustiliste levitatsioonimeetodite puhul saab kõlari ja helkuri vahelist kaugust paindlikult ja sujuvalt muuta, ilma et peatatav objekt saaks kokku põrgata. "Meie mitteresonantstuvas levitaatoris moodustab seisva laine kahe laine superpositsioon: emiteeritud ja esimene peegeldunud laine, " selgitab Andrade. Nende kahe laine vaheline segamine tekitab tugevalt juurdunud reflektori pinna lähedal prindisõlmed, mis võivad väikese objekti levitada.

Teadlased tõid oma katses levitamiseks sisse terve ahela peal asetatud vahtpolüstüroolist palle. Nagu näitasite, saab helkurit edasi-tagasi liigutada ning ka üles ja alla, ilma et kuul kukuks või akustilisest väljast külgsuunas välja kukuks. Sel viisil saab genereerida isegi kõverjooneliste väikeste kuulide ahela. Kleine'i abil saab väikeseid esemeid kontaktivabalt teistsugusel viisil liigutada kui varasemate levitaatoritega, nagu uurijad selgitavad. kuva

Kasutamine apteegis või laste mänguasjana

Tema arvates võiks see meetod olla oluline samm selle tehnoloogia konkreetsete rakenduste suunas: "Kaasaegsed tehased kasutavad sadu roboteid osade ühest kohast teise teisaldamiseks, " ütleb Andrade. Akustilise levitaatori abil oleks see isegi kontaktivabalt täiesti võimalik. See võib olla kasulik näiteks farmaatsiatööstuses keemiliselt tundlike või steriilsete ainete teisaldamiseks või keemias ohtlike ainete kokkupuutel transportimiseks. Isegi uudseid laste mänguasju võivad teadlased ette kujutada.

Siiani suudab akustiline levitaator levitada ainult väikeseid osakesi, mille läbimõõt on umbes kolm millimeetrit. Kuid Andrade ja tema kolleegid töötavad juba selle võimsamaks muutmise nimel. "Järgmine samm on nüüd seadme täiustamine nii, et see mahutaks kaalus veelgi raskemaid materjale, " ütlesid teadlased. (Applied Physics Letters, 2014; doi: 10.1063 / 1.4905130)

(Ameerika füüsika instituut (AIP), 07.01.2015 - MTÜ)