Ang mga British scientist tm physicist mula sa University of Bristol ay nakabuo ng isang acoustic levitator na may kakayahang magbuhat at humawak ng mga bagay na mas malaki kaysa sa isang wavelength na may isang solong ultrasonic beam. Inanunsyo ng mga may-akda ang matagumpay na eksperimento noong isang buwan sa mga pahina ng Mga Sulat sa Pagsusuri ng Pisikal. Ang mga detalye ng pag-aaral ay nai-publish din.

Ayon sa mga physicist, nagawa nilang isagawa ang eksperimento, salamat sa paglikha ng isang acoustic vortex, na gumawa ng bola na may diameter na isa at kalahating sentimetro na lumipad at manatili sa itaas ng ibabaw ng emitter. Kung hindi mo alam, bago ang wavelength ay isang pangunahing, pangunahing limitasyon para sa single-beam acoustic levitators. Kahit na mas maaga, ang problema ay ang mismong paglikha ng isang levitator gamit ang isang solong sinag. Upang makuha ang epekto, dalawang pinagmumulan ng ultrasound ang ginamit. Ang paksa ay tila kawili-wili at makabuluhan sa akin. Sa ilalim ng hiwa, higit pa tungkol sa acoustic levitation ng mga bagay at pag-aaral ng British.

Ilang salita tungkol sa acoustic levitation

Tinutukoy ng Wiki ang acoustic levitation bilang

"matatag na posisyon ng isang mabigat na bagay sa isang nakatayong acoustic wave."

Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay kilala mula noong 1934, nang ito ay pinatunayan ng teoretikal ni L. King, nang maglaon noong 1961, ang mga konklusyon tungkol sa posibilidad ng kababalaghan ay ginawa ni L.P. Gorkov.

Ang kakanyahan ng prinsipyo kung saan gumagana ang mga acoustic levitators ay upang lumikha ng interference ng magkakaugnay na sound wave, na humahantong sa hitsura ng mga lokal na lugar ng pagtaas ng presyon. Dahil dito, ang katawan ay maaaring manatili sa isa o ibang lugar ng espasyo, pati na rin ang paglipat.

Ang mga siyentipiko na nakikitungo sa paksa ng acoustic levitation ay naniniwala sa isang magandang hinaharap para sa hindi pangkaraniwang bagay na ito. Kasama sa mga futuristic na proyekto ang pag-angat at paglipat ng iba't ibang bagay, pagbibigay ng mga levitator sa mga sistema ng pamamahala ng warehouse, at paggamit sa mga ito sa mga daungan at pabrika. Gayunpaman, ang mga levitator ay napakalayo pa rin sa gayong masa at sukat. Ang isa sa mga lugar kung saan ang mga naturang device ay maaaring patunayan ang kanilang sarili sa malapit na hinaharap ay ang mga pharmacological na teknolohiya, kung saan may pangangailangan para sa acoustic levitation upang mapataas ang antas ng paglilinis ng mga sangkap.

Lyrical digression
Bilang isang bata, sa malayong 90s, nagkataon akong naglaro ng diskarte sa sibilisasyong espasyo na Ascendancy. Sa loob nito, ang mga planeta ay maaaring nilagyan ng tinatawag na. tractor beam (capturing beam), na nagawang makaakit ng mga bagay mula sa kalawakan. Nagulat ako nang nabuhay ako upang makita ang pag-imbento ng isang katulad, kahit na maliit, na aparato.

Kung gaano kalaki ang hindi mahalaga

Ang mga naunang single-beam acoustic levitator ay binuo ng iba't ibang mga siyentipiko, kasama. Asier Marzo mula sa Bristol at Brazilian Marco Aurelio Brizzotti Andrade mula sa Unibersidad ng Sao Paulo. Nagawa nilang makamit ang levitation ng mga bagay na may diameter na hindi hihigit sa 4 na milimetro. Ang maximum na laki ng mga bagay na itinaas ng naturang levitator sa hangin ay dapat na mas mababa kaysa sa haba ng nakatayong alon.

Sa pagkakataong ito, nalampasan ng mga siyentipiko ng Bristol ang pangunahing limitasyong ito gamit ang isang espesyal na algorithm ng pagkontrol ng emitter. Salamat sa sistema ng kontrol ng radiation, ang hemispherical na hugis at ang tumpak na pagkalkula ng kapangyarihan ng mga pinagmumulan ng ultrasonic radiation, posible na lumikha ng mga acoustic vortices na maaaring humawak ng isang malaking bagay. Pinagsasama ng bagong spherical levitator ang 192 ultrasonic emitters na may dalas na 40 kHz (wavelength sa N.C. ay 0.87 cm). Ang mga emitter ay naka-mount sa panloob na ibabaw ng isang globo na may diameter na 192 mm.

Salamat sa ultrasonic signal control algorithm, maraming vortex na may parehong helicity at iba't ibang direksyon ang nalikha. Sa zone ng kanilang pagkilos, lumilitaw ang mga lokal na lugar ng mataas na presyon, hawak ang bagay. Ang maximum na diameter ng bola na itinaas ng Bristol device sa hangin ay 1.6 cm, na halos 2 beses na mas malaki kaysa sa wavelength na nilikha ng device. Gayundin, ang aparato ay maaaring baguhin ang bilis ng pag-ikot ng bola, sa pamamagitan ng pagbabago ng direksyon ng ultrasonic vortices.

Hindi inaasahang 2D Effects

Ipinakita ng mga eksperimento ng mga siyentipiko na kapag inaayos ang isa sa mga coordinate (halimbawa, kapag ang bagay ay nasa ibabaw), ang bagong disenyong levitator ay nakakakuha at nakakapag-rotate ng mga bagay na lumampas sa wavelength ng 5-6 na beses. Ang epektong ito ay nagbubukas ng mga bagong posibilidad para sa paggamit ng mga device na may acoustic vortices. Ang mga ito ay dapat na gamitin upang lumikha ng mga centrifuges at mga sistema ng laboratoryo para sa pamamahala ng mga micro at macro particle.

kinalabasan

Ang tagumpay ng koponan ng Bristol (Asier Marzo, Mihai Caleap at Bruce W. Drinkwater) ay nagpapahiwatig na ang mga acoustic levitator ay malamang na gagamitin sa malapit na hinaharap para sa mga aplikasyon sa laboratoryo at sa ibang pagkakataon.

Marahil, sa nakikinita na hinaharap, mapapalitan ng acoustic levitation ang magnetic levitation, na aktibong ginagamit ngayon upang lumikha ng orihinal na disenyo ng iba't ibang device, kabilang ang mga speaker at turntable. Posible na balang araw ay makikita rin ng sangkatauhan ang isang malakas na acoustic tractor beam (tulad ng sa Ascendancy), na may kakayahang ayusin at ilipat ang mga talagang malalaking bagay.

Kahit na ang agham ay itinuturing na pangunahing paradigma ng pag-unlad ng sibilisasyon ng tao sa loob ng hindi bababa sa dalawang siglo, ang pang-unawa sa mundo ng karamihan sa mga tao ay malayo pa rin sa siyentipiko. Halimbawa, ang ganitong kababalaghan bilang acoustic levitation ay kakaiba para sa atin. Para sa pang-araw-araw na pang-araw-araw na kamalayan, mahirap mapagtanto kung paano ang mga bagay ay maaaring gawin upang lumutang sa tulong ng mga sound wave. Samantala, ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay kilala, kahit na sa teorya, sa mga siyentipiko nang hindi bababa sa ilang dekada.

Ano ang tunog

Talagang acoustic, o sound levitation , iyon ay, ang matatag na posisyon ng isang bagay na may nasasalat na masa sa isang acoustic wave ay may medyo simpleng paliwanag. Upang maunawaan ang kakanyahan ng hindi pangkaraniwang bagay na ito, sapat na upang alalahanin ang likas na katangian ng tunog, na alam natin mula noong mga araw ng paaralan na ito ay isang alon. Ang mga sound wave ay nagpapalaganap sa iba't ibang media, maging ito ay isang solid, likido o mabigat na gas. Ang hangin sa paligid natin ay walang iba kundi isang mabigat na gas, o sa halip, isang halo ng mga gas.

Mayroong isang espesyal na uri ng sound wave - ang tinatawag na standing wave. Ang ganitong alon ay nangyayari sa mga espesyal na oscillatory system, kung saan ang tunog ay makikita mula sa isang tiyak na balakid. Sa kasong ito, ang sound wave ay hindi lamang makikita, ngunit din superimposed sa orihinal na sound wave, at ang mga posisyon ng maximum at minimum na mga posisyon ng amplitude ay dapat na paulit-ulit. Sa totoong buhay, maririnig at maobserbahan ang standing sound wave kapag tumutugtog ng mga instrumentong pangmusika - nangyayari ang mga naturang alon kapag nag-vibrate ang hangin sa organ pipe o kapag nag-vibrate ang string ng gitara.

Ang Levitation, iyon ay, isang uri ng walang timbang na lugar kung saan maaaring ilagay ang isang materyal na bagay, ay lilitaw sa kasong ito dahil sa kahalili ng mga lugar na may mataas at mababang presyon. Ang mga sound wave na nagpapalaganap sa hangin ay mga daloy ng mga molekula. Nakapatong sa isa't isa sa isang nakatayong acoustic wave, ang mga molecular stream na ito ay lumilikha ng mga rarefied zone kung saan ang epekto ng gravity ay makabuluhang nabawasan. Ito ay salamat sa ito na ang isang bagay na bumabagsak sa isang nakatayong alon ay maaaring aktwal na mag-hang, iyon ay, mawalan ng timbang.

Panginginig ng boses at pagmuni-muni

Sa pagsasagawa, gayunpaman, sa ngayon, ang sound levitation ay maaari lamang isagawa sa maliliit na bagay at isang maliit na halaga ng isa o ibang sangkap. Malinaw din na sa sandaling ito, ang acoustic levitation, na muling nilikha sa mga kondisyon ng domestic gamit ang sariling mga kamay, ay isang mahirap na gawain. Bagaman may ilang swerte, ang kinakailangang kaalaman at ang pagkakaroon ng mga kinakailangang materyales at kagamitan, ang gayong resulta ay maaaring makamit. Kadalasan, ang mga pagtatangka upang makamit ang acoustic levitation ay ginagawa gamit ang isang patak ng tubig.

Anumang device para sa pagpapatupad ng ganitong uri ng levitation ay dapat na binubuo ng isang nagko-convert na device na may vibrating surface na nagpapalabas ng sound wave, at reflective surface kung saan "bounce" ang mga wave na ito. Ipinapakita ng mga eksperimento na pinakamabisang bigyan ng malukong na hugis ang nagbabagong vibrating surface at ang mga reflector. Dahil dito, mas mahusay na nakakamit ang sound focusing. Bilang karagdagan, ito ay kinakailangan upang bigyan ng espesyal na pansin ang kapantayan ng pagbabago at pagpapakita ng mga ibabaw at ang kanilang tamang lokasyon na may kaugnayan sa bawat isa. Dahil ang sound wave ay dapat na maipakita mula sa ibabaw sa parehong anggulo kung saan ito tumama dito.

Ang acoustic gravity ay isang promising area ng pananaliksik sa praktikal na teknolohikal na larangan, dahil halos independyente ito sa mga materyales na ginamit sa trabaho, na binabawasan ang gastos ng mga eksperimento. Sa kabilang banda, sa ngayon ay hindi pa posible na makamit ang sound levitation na may mga bagay na may makabuluhang masa, ang bigat nito ay kinakalkula sa kilo o higit pa. Sa kasong ito, kinakailangan ang malalakas na sound wave upang mapanatili ang mga materyal na bagay sa isang estado ng walang timbang. Samakatuwid, ang acoustic levitation ay hindi pa masyadong matatag - kung ang isang sapat na napakalaking bagay ay inilagay sa isang nakatayong alon, kung gayon ang mga napakalakas na sound wave ay kinakailangan upang mapanatili ito na ang kanilang intensity ay maaaring sirain lamang ang bagay.

Ang Swiss ay hindi lamang kumakain ng keso, ngunit din levitate

Sa pagbanggit ng Switzerland, ang pinakakaraniwan at naiintindihan na mga asosasyon ay ang sikat na Swiss na mga relo, mga bangko at mga keso. Gayunpaman, ang pangunahing agham ay aktibong umuunlad sa bansang ito, kaya hindi nakakagulat na ang mga matagumpay na eksperimento na may acoustic levitation ay isinasagawa dito. Ang mga lokal na siyentipiko sa mga nakaraang taon ay nakamit ang pinakamalaking tagumpay sa direksyon na ito. Kaya, ang mga espesyalista mula sa Swiss Higher Technical School (Zurich) sa unang pagkakataon ay nakamit ang isang kinokontrol na paglipad ng mga bagay sa larangan ng acoustic levitation.

Nagawa ng Swiss na lutasin ang isa sa mga pinaka nakakalito na problema ng sound levitation - ang laki ng isang bagay na inilagay sa isang standing wave ay hindi dapat lumampas sa kalahati ng haba ng sound wave na ginamit. Kung ang mga sound wave ay masyadong matindi, kung gayon ang mga ito ay mapanganib para sa katatagan ng patuloy na proseso. Ang mga siyentipiko ay nakabuo ng isang pag-install ng maraming "converter-reflector" na mga module na nagbabalanse sa isa't isa. Ang mga emitted sound wave ay binago sa tulong ng isang computer program, salamat sa kung saan posible na makamit ang kontrol sa isang levitating object.

Ang mga mananaliksik ay hindi lamang nakapagpalit na paikutin ang isang nakasabit na toothpick sa iba't ibang direksyon, ngunit upang makamit din ang isang kumbinasyon ng mga solidong particle sa isang bukol at pinagsama sa isang malaking patak ng ilang maliliit na patak ng tubig.

Ang problema ng sound levitation ay binuo hindi lamang sa Switzerland, kundi pati na rin sa USA. Nagawa ng mga manggagawa sa Argonne National Laboratory malapit sa Chicago na magsagawa ng sonic levitation gamit ang biologically active materials. Sa ngayon, hindi nito inilalapit ang sangkatauhan sa isa sa mga minamahal na pangarap ng mga futurologist at mga manunulat ng science fiction - sa isang portable na human levitation device. Ang tagumpay ng mga Amerikanong siyentipiko ay pangunahing nauugnay sa gamot at biology, dahil nakakatulong ito upang magsagawa ng iba't ibang mga manipulasyon sa mas sterile na mga kondisyon. Gayunpaman, sa ngayon ito ay isang promising development lamang para sa hinaharap - ngayon ang masa ng isang biologically active substance na maaaring manipulahin sa ilalim ng acoustic gravity ay hindi lalampas sa isang milliliter.

Alexander Babitsky

Itinuturing ng maraming modernong mananaliksik na ito ay isang kathang-isip na bersyon na ang Egyptian pyramids ay itinayo gamit ang manu-manong paggawa ng maraming alipin at upahang manggagawa. Ang katotohanan na ang malalaking istrukturang ito ay itinayo ng mga Ehipsiyo, at hindi ng napakaunlad na sibilisasyon na nauna sa kanila, ay nag-aalinlangan na. Bukod dito, ang ating sibilisasyon, kasama ang lahat ng mga teknolohikal na tagumpay nito, ay hindi pa kayang bayaran ang pagtatayo ng gayong mga istruktura.

Ngayon ang bersyon ay nakakakuha ng higit at higit na katanyagan na ang multi-toneladang mga bloke ng Egyptian pyramids ay nakasalansan gamit ang acoustic levitation technology. Ang kakanyahan ng teknolohiyang ito ay ang isang nakatayong alon sa pagitan ng ultrasound emitter at ng reflector. Ito ay lumiliko na dahil sa alon na ito, maaari mong gawin ang ilang mga bagay na lumutang.

Sa ngayon, ang mga naturang eksperimento ay isinasagawa lamang sa maliliit at magaan na bagay. Ngunit naniniwala ang mga siyentipiko na ang acoustic effect ay higit na nakasalalay hindi sa lakas ng tunog, ngunit sa dalas nito. Sa pamamagitan ng pagpili ng isang tiyak na dalas ng tunog, posible na makamit ang isang estado ng resonance na may isang tiyak na sangkap at maging sanhi ng pagbabago sa mga katangian nito, kabilang ang pagpapakita ng levitation, kung saan ang bigat ng bagay ay neutralisado. At pagkatapos ay hindi magiging napakahirap na ilipat ang mga multi-toneladang blog.

Narito ang isinulat ni Y. Ivanov, direktor ng Interdisciplinary Institute of Rhythmodynamics, tungkol dito: "Hindi kaya ng modernong agham na gawin ang diumano'y ginawa ng mga sinaunang Egyptian. Ngunit ang katotohanan na ang malalaking bagay ay inilipat sa pamamagitan ng alinman sa acoustic levitation o iba pang paraan na wala tayong gaanong ideya, walang mistisismo dito. mayroong eksaktong kalkulasyon. at eksaktong kaalaman, iyon ay, ang mga nakikibahagi dito, alam kung ano ang kanilang partikular na ginagawa, at nagawa ito.

Kapag nabawasan ang timbang ng isang bagay, kukunin mo ito gamit ang isang kamay, tulad ng mga astronaut sa kalawakan, at dalhin ito kung saan mo ito kailangan. Halimbawa, mayroon kang maliit na device na nagbibigay-daan sa iyong gawin ito. Pagkatapos nito, maingat mong ibababa ito, ayusin ito, patayin ang device, at ang bagay na ito ay bumabalik sa timbang at mahuhulog sa lugar.

Ito ay sa tulong ng paraan ng acoustic levitation na binuo ni Edvard Litzkalnen ang kanyang sikat na Coral Castle sa estado ng US ng Florida. Para sa mga modernong siyentipiko, ang batong kastilyong ito, na tumagal ng 100,000 korales upang itayo, ay isa pa ring misteryo sa engineering. Dahil ito ay hindi lubos na malinaw o, sa halip, ito ay hindi sa lahat ng malinaw kung paano ang malalaking multi-toneladang bloke ay perpektong nilagyan sa bawat isa at nakasalansan sa mga tore, gate at iba pang mga komposisyon ng arkitektura.

Kasabay nito, alam na bago simulan ang pagtatayo ng kastilyong ito, si Litzkalnen ay gumugol ng mahabang panahon sa lokal na aklatan, kung saan pinag-aralan niya ang mga libro tungkol sa mga piramide ng Egypt na may partikular na pangangalaga. Naniniwala ang ilang mananaliksik na nagawa niyang i-unravel ang teknolohiya para sa pagtatayo ng mga istrukturang ito, batay sa acoustic levitation.

Mayroong isang larawan sa Coral Castle Museum, kung saan ang dating may-ari nito ay nakunan sa ilang uri ng trabaho. Kasabay nito, ang mga kakaibang kahon ay nakatayo sa mga tripod, kung saan ang ilang mga wire ay umaabot sa mga bloke. At ito ay lubos na posible na ang mga kahon na ito ay nagsilbing signal repeater ng isang tiyak na dalas. Siya mismo ay nagsabi na siya ay nagpatugtog ng ilang musika sa mga bato, bilang isang resulta kung saan, sa isang tiyak na tagal ng panahon, nawalan sila ng timbang.

Sa pamamagitan ng paraan, ang teknolohiyang ito ay kilala pa rin sa ilang Tibetan lamaist monasteries at patuloy na ginagamit sa pagtatayo sa kabundukan upang itaas ang mabibigat na bato sa taas sa pamamagitan ng pagtugtog ng mga instrumentong pangmusika. Samakatuwid, walang nakakagulat sa katotohanan na ang mga naturang teknolohiya ay maaaring maging pamana ng sinaunang mataas na binuo na mga sibilisasyong antediluvian, kung saan ang mga pyramids ay itinayo.

Ang mga pharaoh ng Egypt, siyempre, ay hindi na nagmamay-ari ng gayong mga teknolohiya, ngunit sinubukan nilang makarating sa mga teknolohiya ng maalamat na "dinastiya ng mga diyos" na namuno sa mga lupaing ito bago pa ang mga pharaoh. Samakatuwid, nang ang mga higanteng pyramid na ito ay natuklasan sa ilalim ng mga buhangin, sila ay hinukay sa pamamagitan ng utos ng mga pharaoh. Tungkol sa kung ano ang ginawa ng kaukulang rekord sa mga dingding ng pyramid. Ngunit ang mga modernong istoryador ay binibigyang kahulugan ang mga pangalan ng mga pharaoh na ito bilang mga tagalikha ng mga pyramids, sa kabila ng katotohanan na ang mga sinaunang Egyptian ay walang tunay na pagkakataon na magtayo ng gayong mga istruktura.

Ang parehong ay maaaring sinabi tungkol sa mga istruktura ng "Incas" at "Maya", na sa katunayan ay nilikha bago pa ang hitsura ng mga taong ito sa kanilang sarili sa makasaysayang arena. At malamang, ang mga complex at pyramids na ito ng kontinente ng Amerika ay nilikha gamit ang parehong teknolohiya na ginamit sa pagtatayo ng Great Pyramids of Giza.

Ang mga British physicist mula sa Unibersidad ng Bristol ay nakabuo ng isang acoustic levitator na may kakayahang magbuhat at humawak ng mga bagay na mas malaki kaysa sa isang wavelength na may isang solong ultrasonic beam.

Ang mga British physicist mula sa Unibersidad ng Bristol ay nakabuo ng isang acoustic levitator na may kakayahang magbuhat at humawak ng mga bagay na mas malaki kaysa sa isang wavelength na may isang solong ultrasonic beam. Inanunsyo ng mga may-akda ang matagumpay na eksperimento noong isang buwan sa mga pahina ng Mga Sulat sa Pagsusuri ng Pisikal.

Ayon sa mga physicist, nagawa nilang isagawa ang eksperimento, salamat sa paglikha ng isang acoustic vortex, na gumawa ng bola na may diameter na isa at kalahating sentimetro na lumipad at manatili sa itaas ng ibabaw ng emitter.

Kung hindi mo alam, bago ang wavelength ay isang pangunahing, pangunahing limitasyon para sa single-beam acoustic levitators. Kahit na mas maaga, ang problema ay ang mismong paglikha ng isang levitator gamit ang isang solong sinag.

Upang makuha ang epekto, dalawang pinagmumulan ng ultrasound ang ginamit. Ang paksa ay tila kawili-wili at makabuluhan sa akin. Sa ilalim ng hiwa, higit pa tungkol sa acoustic levitation ng mga bagay at pag-aaral ng British.

Ilang salita tungkol sa acoustic levitation

Tinutukoy ng Wiki ang acoustic levitation bilang

"matatag na posisyon ng isang mabigat na bagay sa isang nakatayong acoustic wave."

Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay kilala mula noong 1934, nang ito ay pinatunayan ng teoretikal ni L. King, nang maglaon noong 1961, ang mga konklusyon tungkol sa posibilidad ng kababalaghan ay ginawa ni L.P. Gorkov.

Ang kakanyahan ng prinsipyo kung saan gumagana ang mga acoustic levitators ay upang lumikha ng interference ng magkakaugnay na sound wave, na humahantong sa hitsura ng mga lokal na lugar ng pagtaas ng presyon. Dahil dito, ang katawan ay maaaring manatili sa isa o ibang lugar ng espasyo, pati na rin ang paglipat.

Ang mga siyentipiko na nakikitungo sa paksa ng acoustic levitation ay naniniwala sa isang magandang hinaharap para sa hindi pangkaraniwang bagay na ito. Ang mga futuristic na proyekto ay kinabibilangan ng pag-angat at paglipat ng iba't ibang bagay, paglalagay ng mga sistema ng pamamahala ng warehouse na may mga levitator, at paggamit sa mga ito sa mga daungan at pabrika.

Gayunpaman, ang mga levitator ay napakalayo pa rin sa gayong masa at sukat. Ang isa sa mga lugar kung saan ang mga naturang aparato ay maaaring patunayan ang kanilang sarili sa malapit na hinaharap ay ang mga pharmacological na teknolohiya, kung saan mayroong pangangailangan para sa acoustic levitation upang mapataas ang antas ng paglilinis ng mga sangkap.

Lyrical digression
Bilang isang bata, sa malayong 90s, nagkataon akong naglaro ng diskarte sa sibilisasyong espasyo na Ascendancy. Sa loob nito, ang mga planeta ay maaaring nilagyan ng tinatawag na. tractor beam (capturing beam), na nagawang makaakit ng mga bagay mula sa kalawakan. Nagulat ako nang nabuhay ako upang makita ang pag-imbento ng isang katulad, kahit na maliit, na aparato.

Kung gaano kalaki ang hindi mahalaga

Ang mga naunang single-beam acoustic levitator ay binuo ng iba't ibang mga siyentipiko, kasama. Asier Marzo mula sa Bristol at Brazilian Marco Aurelio Brizzotti Andrade mula sa Unibersidad ng Sao Paulo. Nagawa nilang makamit ang levitation ng mga bagay na may diameter na hindi hihigit sa 4 na milimetro. Ang maximum na laki ng mga bagay na itinaas ng naturang levitator sa hangin ay dapat na mas mababa kaysa sa haba ng nakatayong alon.

Sa pagkakataong ito, nalampasan ng mga siyentipiko ng Bristol ang pangunahing limitasyong ito gamit ang isang espesyal na algorithm ng pagkontrol ng emitter.

Salamat sa sistema ng kontrol ng radiation, ang hemispherical na hugis at ang tumpak na pagkalkula ng kapangyarihan ng mga pinagmumulan ng ultrasonic radiation, posible na lumikha ng mga acoustic vortices na maaaring humawak ng isang malaking bagay.

Pinagsasama ng bagong spherical levitator ang 192 ultrasonic emitters na may dalas na 40 kHz (wavelength sa N.C. ay 0.87 cm). Ang mga emitter ay naka-mount sa panloob na ibabaw ng isang globo na may diameter na 192 mm.

Salamat sa ultrasonic signal control algorithm, maraming vortex na may parehong helicity at iba't ibang direksyon ang nalikha. Sa zone ng kanilang pagkilos, lumilitaw ang mga lokal na lugar ng mataas na presyon, hawak ang bagay.

Ang maximum na diameter ng bola na itinaas ng Bristol apparatus sa hangin ay 1.6 cm, na halos 2 beses na mas malaki kaysa sa wavelength na nilikha ng device. Gayundin, ang aparato ay maaaring baguhin ang bilis ng pag-ikot ng bola, sa pamamagitan ng pagbabago ng direksyon ng ultrasonic vortices.

Hindi inaasahang 2D Effects

Ipinakita ng mga eksperimento ng mga siyentipiko na kapag inaayos ang isa sa mga coordinate (halimbawa, kapag ang bagay ay nasa ibabaw), ang bagong disenyong levitator ay nakakakuha at nakakapag-rotate ng mga bagay na lumampas sa wavelength ng 5-6 na beses.

Ang epektong ito ay nagbubukas ng mga bagong posibilidad para sa paggamit ng mga device na may acoustic vortices. Ang mga ito ay dapat na gamitin upang lumikha ng mga centrifuges at mga sistema ng laboratoryo para sa pamamahala ng mga micro at macro particle.

kinalabasan

Ang tagumpay ng koponan ng Bristol (Asier Marzo, Mihai Caleap at Bruce W. Drinkwater) ay nagpapahiwatig na ang mga acoustic levitator ay malamang na gagamitin sa malapit na hinaharap para sa mga aplikasyon sa laboratoryo at sa ibang pagkakataon.

Marahil, sa nakikinita na hinaharap, mapapalitan ng acoustic levitation ang magnetic levitation, na aktibong ginagamit ngayon upang lumikha ng orihinal na disenyo ng iba't ibang device, kabilang ang mga speaker at turntable.

Posible na balang araw ay makikita rin ng sangkatauhan ang isang malakas na acoustic tractor beam (tulad ng sa Ascendancy), na may kakayahang ayusin at ilipat ang mga talagang malalaking bagay. inilathala

Kung mayroon kang anumang mga katanungan sa paksang ito, tanungin sila sa mga espesyalista at mambabasa ng aming proyekto.

Ang tunog ay naglalakbay sa anumang daluyan maliban sa vacuum. Ang mga sound wave ay pumapalibot sa isang tao, ngunit kadalasan ay hindi niya iniisip ang tungkol sa kanilang presensya. Naririnig ang mga tunog, ngunit hindi ito nahahawakan. Ang malakas na tunog ay may negatibong epekto sa isang tao, lumikha ng ingay. Ang mga hindi marinig na tunog ay maaaring lumikha ng mga sensasyon, ngunit hindi napapansin ng isip ng tao.

Ang high-density na tunog ay maaaring maging tangible tulad ng isang bagay. Gayunpaman, ang mga batas ng pagpapalaganap ng mga sound wave ay hindi nagbibigay ng ideya ng tunog bilang isang puwersang nagtutulak. Ano ang tunay na nararamdaman: ang tunog mismo o ang mga vibrations ng nakapalibot na mga bagay?

Ang ideya na ang isang hindi madaling unawain ay maaaring magtaas ng mga bagay ay maaaring mukhang hindi kapani-paniwala, ngunit ito ay isang tunay na kababalaghan. Ginagamit ng acoustic levitation ang katangian ng tunog upang magdulot ng mga panginginig ng boses sa mga solid, likido, at mabibigat na gas. Ang posibilidad ng paggawa ng isang anti-gravitational na puwersa gamit ang mga sound wave ay kilala noong unang panahon.

Ang acoustic levitation ay nagtataglay ng mga patak ng tubig.

Ang pag-aaral ng phenomenon ng acoustic levitation ay batay sa kaalaman sa gravity, hangin at mga katangian ng alon ng tunog.

grabidad nagiging sanhi ng pag-akit ng mga bagay sa isa't isa. Ang batas ni Newton ay ang pinakasimpleng paraan upang ipaliwanag ang kalikasan ng grabidad. Ang batas na ito ay nagsasaad na ang bawat particle sa uniberso ay umaakit sa bawat iba pang particle. Ang lakas ng pagkahumaling ay tumataas sa masa ng bagay. Ang distansya sa pagitan ng mga bagay ay nakakaapekto rin sa puwersa ng pagkahumaling. Sa antas ng planeta, lahat ng bagay na malapit sa ibabaw ng mundo ay nahuhulog sa lupa. Ang gravity ay may sariling mga parameter, na bahagyang nagbabago sa Uniberso.

Nasa hangin Ang mga daloy ay maaari ding malikha, tulad ng sa mga likido. Tulad ng mga likido, ang hangin ay binubuo rin ng mga microparticle na gumagalaw na may kaugnayan sa lupa at may kaugnayan sa isa't isa. Ang hangin ay maaari ding dumaloy tulad ng tubig, ngunit dahil ang mga particle ng hangin ay hindi masyadong siksik, maaari silang gumalaw nang mas mabilis.

Ang tunog ay panginginig ng boses na nangyayari sa gas, likido, solidong daluyan. Ang mga sound wave ay kumakalat mula sa isang pinagmulan na gumagalaw o nagbabago ng hugis nang napakabilis na may mababang amplitude. Halimbawa, ang pagpindot sa isang kampana ay nagiging sanhi ng pag-vibrate ng kampana sa hangin. Ang kampanilya ay gumagalaw sa isang tabi at itinutulak ang mga molekula ng hangin, na nagiging sanhi ng mga ito na lumipat at itulak ang iba pang mga molekula, na lumilikha ng isang lugar na may mataas na presyon. Ang naka-compress na hangin ay nabuo sa lugar na may mataas na presyon. Habang umuusad ang kampana, hinihila nito ang mga molekula ng hangin, na lumilikha ng isang lugar na may mababang presyon. Sa isang lugar na may mababang presyon, nabuo ang bihirang hangin. Inuulit ng kampana ang mga paggalaw ng vibrating, na lumilikha ng paulit-ulit na serye ng compression at rarefaction. Tinutukoy ng amplitude ng vibration ng bell ang wavelength ng tunog na ginawa.

Ang mga sound wave ay pinalaganap sa pamamagitan ng paggalaw ng mga molekula ng hangin. Ang mga molekula na matatagpuan malapit sa ibabaw ng kampana ay nagtutulak sa mga nakapaligid na molekula sa lahat ng direksyon. Ang tunog ay kumakalat sa nakapaligid na hangin. Kung walang mga molekula, ang tunog ay hindi maaaring magpalaganap. Ito ang dahilan kung bakit ang tunog ay hindi naglalakbay sa isang vacuum. Ang sumusunod na animation ay naglalarawan sa proseso ng pagbuo ng tunog.

Itinutulak ng kampana ang mga molekula ng hangin. Ang mga molekula ay nagtutulak sa iba pang mga molekula.
Ang mga sound wave ay nilikha sa pamamagitan ng sunud-sunod na compression at rarefaction ng hangin.

Ang pamamaraan ng sonic levitation ay batay sa paggamit ng mga sound wave upang balansehin ang puwersa ng grabidad. Sa Earth, maaari itong humantong sa epekto ng mga bagay na lumalabas at lumulutang sa ibabaw ng Earth. Sa kalawakan, ito ay isang paraan ng pagbabalanse at pagpapatatag ng mga bagay sa zero gravity.

Physics ng sound levitation.

Ang acoustic levitation device ay binubuo ng dalawang pangunahing bahagi:
converter- isang vibrating surface na gumagawa ng sound waves;
reflector- ang plato kung saan ang sound wave ay makikita.

Ang transducer at reflector ay maaaring may malukong na ibabaw upang ituon ang tunog. Upang hawakan ang isang patak ng tubig, ang sound wave ay naglalakbay nang maraming beses mula sa pinagmulan patungo sa reflector at pabalik. Ang aparato ay na-configure sa isang tiyak na paraan: ang ratio ng haba ng puwang sa pagitan ng transduser at ng reflector sa wavelength ay isang integer. Iyon ay, ang distansya sa pagitan ng transduser at ng reflector ay umaangkop natural na bilang ng mga alon.

nakatayong sound wave

Ang bilang ng mga alon na magkasya sa puwang
sa pagitan ng transduser at ng reflector ay katumbas ng natural na numero.

Ang sound wave, tulad ng lahat ng tunog, ay isang longitudinal pressure wave. Sa isang longitudinal wave, ang paggalaw ng bawat punto ay parallel sa direksyon ng wave propagation.

Ang alon ay maaaring tumalbog sa mga ibabaw. Ipinahihiwatig nito ang batas ng pagmuni-muni, na nagsasaad na ang anggulo ng saklaw - ang anggulo sa pagitan ng axis ng wave ng insidente at ng normal sa ibabaw - ay katumbas ng anggulo ng pagmuni-muni - ang anggulo sa pagitan ng axis ng sinasalamin na alon at ng normal sa ibabaw. Iyon ay, ang sound wave ay makikita mula sa ibabaw sa parehong anggulo kung saan ito bumabagsak sa ibabaw. Ang insidente ng sound wave sa 90 degree na anggulo ay makikita pabalik sa parehong anggulo.

Kapag ang isang sound wave ay makikita mula sa isang ibabaw, ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga konsentrasyon at rarefactions nito ay lumilikha ng interference. Ang mga compression ng sound wave ay nakakatugon sa mga compression ng reflected wave. Upang ang wave ay tumayo at hindi gumagalaw, ang wavelength ay dapat magkasya sa isang integer na bilang ng beses sa puwang sa pagitan ng transducer at ng reflector. Kaya, ang mga saradong lugar ng siksik na hangin at mga lugar ng rarefied na hangin ay nilikha. Gamit ang mga nakatayong sound wave, ang isang patak ng tubig ay maaaring masuspinde sa hangin.

Ang mga nakatayong sound wave ay may mga node - mga lugar na may pinakamababang presyon - at mga antinode - mga lugar na may pinakamataas na presyon. Upang ang isang patak ng tubig ay lumutang, kinakailangan upang ilagay ito sa node ng isang sound wave. Ang patak ay nasa pagitan ng dalawang antinode.

Mga lugar na mababa at mataas ang presyon

Isang nakatayong sound wave ang bumubuo
mga lugar ng compressed at rarefied na hangin

Ang reflector ay naka-install na may paggalang sa transduser sa paraang ang isang integer na bilang ng mga wavelength ay magkasya sa distansya sa pagitan ng mga ito, at ang mababa at mataas na presyon ng mga rehiyon ay parallel sa gravity axis. Sa kasong ito, ang sound wave ay lumilikha ng pare-parehong presyon sa patak ng tubig mula sa ibaba at binabalanse ang puwersa ng grabidad.

Ang isang patak ng tubig ay matatagpuan sa isang node

Ang acoustic levitation ay lumilikha ng mga lugar
mataas na presyon na humahawak ng mga patak ng tubig

May mahinang gravity sa kalawakan. Ang mga lumulutang na particle ay kinokolekta sa mga node ng sound wave at hindi nakakalat. Sa ilalim ng mga kondisyon ng terrestrial gravity, ang mga particle ay matatagpuan sa itaas ng mga antinodes, na pumipigil sa mga particle mula sa pagbagsak sa lupa.

Ang acoustic levitation ay maaaring gamitin sa iba't ibang larangan: kontrol ng airborne particle, weight lifting, stabilization at coordination, pagpoposisyon ng mga bahagi, mga device sa produksyon, kontrol ng mga likidong substance.

Ang prinsipyo ng acoustic levitation ay upang makagawa ng mga sound wave sa isang saradong lugar. Dahil sa compression at rarefaction ng hangin sa pamamagitan ng sound waves, nabuo ang mga lugar na mababa at mataas ang pressure - mga node at antinodes ng standing sound wave. Ang puwersa ng gravitational ay kumikilos sa mga node: ang mga particle ng hangin at mga nasuspinde na microparticle ay nasa gitna ng node. Ang puwersa ng antigravity ay kumikilos sa mga antinode: ang mga particle ng hangin at mga nasuspinde na particle ay may posibilidad na umalis sa antinode.

Ang mga katulad na eksperimento ay maaaring isagawa sa isang magnetic at electric field upang madaig ang gravity at balansehin ang mga bagay sa isang levitating state.