Побит рекорд звуковой левитации шариков

Физики из Великобритании и Бразилии добились звуковой левитации шарика рекордного диаметра (если сравнивать с длиной применяемой звуковой волны) — пять сантиметров. Для этого ученые создали звуковую «треногу» из трех источников звуковых колебаний. Авторы предполагают, что их разработка может применяеться в условиях микрогравитации — для манипуляций с большими горячими объектами и каплями жидкости.

Изучение размещено в издании Applied Physics Letters, коротко о нем информирует Phys.org.

Классическая звуковая левитация предполагает применение одного, двух либо более динамиков, создающих в воздухе стоячие волны. Такие волны, если бы они были видимыми, со стороны выглядят неподвижными и только изменяют собственную амплитуду (размах). Необходимое условие их происхождения — интерференция (сложение) нескольких волн от различных источников: к примеру, от динамика и от неподвижного объекта, отражающего исходную волну.

Помимо этого, в стоячей волне имеется особые точки, узлы, в которых амплитуда остается нулевой.

Потому, что звук — волна колебаний давления, стоячие звуковые волны представляют собой области постоянной разности давлений. Эта отличие давлений может функционировать на объект, помещенный в узел, компенсируя силу тяжести. Но в случае если размеры объекта существенно превосходят длину волны, он выходит за область разности давлений и неимеетвозможности удерживаться звуком.

Повышение мощности звука разрешает только уравновесить более массивные объекты, но никак не воздействует на ограничения по их размерам. Считается, что большой размер шарика, левитируемого посредством стоячих волн, — четверть длины волны. 

Пенопластовый шарик левитирует над тремя динамиками. Диаметр — 5 сантиметров, в 3,6 раза больше длины волны применяемого для левитации ультразвука. Marco A. B. Andrade et al. / Applied Physics Letters, 2016

В отличие от классических способов в новой работе авторы не пробовали поместить шарик в узел стоячей волны. Вместо этого ученые создали стоячие волны между динамиком и поверхностью шарика. По словам физиков, у таковой методики нет столь строгих ограничений по размерам левитируемого объекта.

Моделирование давлений, появляющихся в звуковой волне между динамиком и шариком. Marco A. B. Andrade et al. / Applied Physics Letters, 2016

Авторы применяли для левитации три динамика, испускавших звуковые волны на частоте 25 килогерц. Эта частота соответствует ультразвуку с длиной волны около 14 миллиметров. Объектом левитации выступал пятисантиметровый пенопластовый шарик массой 1,46 грамма — его размеры в 3,6 раза превышают длину волны.

Динамики создавали стоячую волну в воздушном промежутке между источником звука и шариком. Именно поэтому шарик зависал в воздухе на расстоянии около 7,2 миллиметра от динамиков «треноги» — это чуть больше, чем добрая половина длины волны звука.

Физики отмечают, что на данный момент устройство разрешает только без движений левитировать объекты. В будущем авторы собираются улучшить установку, дабы перемещать тела посредством звуковых волн.

Ранее английские физики создали левитационные перчатки и звуковую отвертку, разрешающие удерживать, перемещать в пространстве и вращать разные объекты. Устройства требуют стабилизации и одновременной работы нескольких динамиков. Посредством одностороннего излучателя англичанам удалось создать «притягивающий луч», кроме этого талантливый левитировать и перемещать объекты.

Создатель: Владимир Королёв

Случайные записи:

• Строение углеводов- гликанов определяет их биологические свойства, важные для диагностики рака
• Вместе сделаем россию эффективной!

ЛЕВИТАЦИЯ ПРИ ПОМОЩИ СТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Шарики управляют светом

  Физик из МГУ внес предложение применять диэлектрические наношарики в качестве элементов оптических совокупностей разного назначения, например,…

• Клетки загнали в ловушки из звуковых волн для создания крепкого хряща

  Биоинженеры из университета Саутгемптона создали методику выращивания хрящевой ткани при помощи людских ловушки и клеток из звуковых волн. Эта разработка…

• Физики поставили рекорд статического давления

  Интернациональная несколько физиков при участии экспертов из Балтийского федерального университета (Калининград) добилась рекордных показателей…

• Электромобиль на базе audi a2 ставит рекорд дальности на одном заряде батарей

  Берлинская энергетическая компания Energie и компания, создающая аккумуляторные батареи, DBM Energy объединились для нового электромобиля на базе…