Разное

Ученые продемонстрировали акустическую левитацию крупного шара

Теги: #физика#акустика#Исследования
40f5cc3f6e5684a0fa944eb43462525a

На небольшие объекты (размером заметно меньше длины звуковой волны), помещенные в акустическое поле, действует такая суммарная сила, что они могут левитировать. Но недавно ученым удалось заставить левитировать более крупный объект — 50-мм пенопластовый шар — за счет ультразвуковых волн. Эта демонстрация была первой, в которой объект, несопоставимый по размерам с длиной звуковой волны, смог левитировать в акустическом поле.

Этого удалось добиться ученым Марко Андраде (Marco Andrade) и Хулио Адамовски (Julio Adamowski) из Университета Сан-Пауло совместно с Энн Бернассо (Anne Bernassau) из эдинбургского Университета Хериот-Уотта, которые опубликовали исследование в последнем номере «Applied Physics Letters».

«Левицатия малых частиц под влиянием акустического давления давно известна, — сказал Андраде, — но максимальный размер частиц, способных левитировать, составлял примерно четверть длины волны. Это значит, что источник ультразвуковых волн (с частотами выше 20 кГц) может поднять частицу диаметром максимум в 4 мм. В исследовании мы показали, как именно, скомбинировав несколько источников ультразвуковых волн, можно заставить воспарить объект, существенно превышающий размерами длину волны. Мы смогли увеличить размер объекта с четверти ее длины до 50 мм, что примерно в 3.6 раза превышает длину волны».

В данном эксперименте использовались три ультразвуковых источника, установленных в форме треноги под сферой. Угол наклона и количество источников можно изменить — это не повлияет на их способность подталкивать предметы в воздух. Суть в том, что вместе три источника создают стоячую волну между сферой и непосредственно самими источниками. В экспериментах с малыми объектами левитация осуществлялась за счет заключения объектов в узлы давления стоячей волны, но здесь иной принцип: стоячая волна создается под левитируемым объектом.

Исследователям удалось приподнять сферу примерно на 7 мм, что составляет около половины длины используемой в эксперименте волны. Они считают, что данный метод можно использовать для левитации объектов иных форм и размеров, а также в движении.

Акустическая левитация позволит работать со сверхгорячими материалами и различными жидкостями в космосе. В условиях, близких к невесомости, капли жидкости принимают большие размеры, чем на поверхности Земли, и для работы и анализа этих жидкостей в подобных условиях вполне можно использовать акустическую левитацию.

Комментарии

Чтобы оставить комментарий, войдите, пожалуйста.