Real-Life 'Tractor Beam' Kan Objecten Met Behulp Van Geluidsgolven Verschuiven

{h1}

Een nieuwe sonische trekkerstraal kan objecten duwen, trekken en grijpen terwijl ze in de lucht zweven door gebieden met lage druk te creëren met geluidsgolven.

Het lijkt misschien recht uit "Star Trek", maar het is echt: wetenschappers hebben een sonische "trekstraal" gecreëerd die voorwerpen kan trekken, duwen en pirouen die in de lucht zweven.

De sonische trekkerstraal is gebaseerd op een nauwkeurig getimede reeks geluidsgolven die een gebied met lage druk creëren dat kleine voorwerpen opsluit die vervolgens alleen kunnen worden gemanipuleerd door geluidsgolven, aldus de wetenschappers in een nieuwe studie.

Hoewel de nieuwe demonstratie slechts een bewijs van concept was, zou dezelfde techniek kunnen worden aangepast om cellen op afstand in het menselijk lichaam te manipuleren of gericht op de afgifte van medicijnen die zijn opgesloten in akoestisch geactiveerde medicijncapsules, aldus medestudeur Bruce Drinkwater, een mechanisch ingenieur bij de Universiteit van Bristol in het Verenigd Koninkrijk. [Bekijk de objecten van de Tractor Beam Levitate]

Zwevende objecten

In het verleden hebben wetenschappers alles gebruikt, van laserstralen tot supergeleidende magnetische velden om objecten te laten zweven. En in 2014 toonden onderzoekers van de University of Dundee in Schotland aan dat akoestische hologrammen die als een trekstraal werken, theoretisch objecten kunnen opzuigen.

"Ze lieten echt zien dat de kracht er was, ze konden niets pakken of trekken," zei Drinkwater.

Het principe achter het nieuwe systeem is eenvoudig: geluidsgolven, golven van hoge en lage druk die door een medium zoals lucht reizen, produceren kracht.

"We hebben allemaal de kracht van geluid ervaren - als je naar een rockconcert gaat, hoor je het niet alleen, maar je kunt soms ook je innerlijk voelen bewegen", vertelde Drinkwater aan WordsSideKick.com. "Het is een kwestie van die kracht inzetten."

Door de afgifte van deze geluidsgolven nauwkeurig te orkestreren, moet het mogelijk zijn om een ​​gebied met lage druk te creëren dat de zwaartekracht effectief compenseert en een voorwerp in de lucht vasthoudt. Als het object naar links, rechts, omhoog of omlaag probeert te bewegen, worden de zones met hogere druk rond het object in de lagedrukzones van de zone teruggeduwd.

Maar het exacte patroon bepalen van geluidsgolven om deze trekkracht te creëren, is moeilijk, zeggen wetenschappers; de wiskundige vergelijkingen die zijn gedrag bepalen, kunnen niet worden opgelost met een pen en papier.

Reverse-engineered force field

Dus Drinkwater, zijn Ph.D. student Asier Marzo en andere collega's voerden computersimulaties uit met ontelbare verschillende patronen van geluidsgolven om de patronen te vinden die de kenmerkende combinatie van een lagedrukgebied, omgeven door hogedrukzones, produceerden.

Ze vonden drie verschillende akoestische krachtvelden die objecten kunnen draaien, grijpen en manipuleren. Men werkt als een pincet en lijkt de deeltjes in de lucht te grijpen. Een ander vangt het object op in een hogedrukkooi. Het derde type krachtveld werkt een beetje als een wervelende tornado, met een roterend hogedrukveld rondom een ​​lagedruk, stil "oog" dat het object op zijn plaats houdt, rapporteren de onderzoekers vandaag (27 oktober) in het dagboek Nature Communications.

Om deze taak te volbrengen, gebruikte het team een ​​kleine reeks van 64 mini-luidsprekers, gemaakt door een bedrijf genaamd Ultrahaptics, die voortreffelijk getimede geluidsgolven produceren met nauwkeurigheid tot op het microseconde niveau. In de afgelopen akoestische levitatiesystemen zijn twee of vier arrays van deze transducers gebruikt om het systeem in essentie te omringen, maar de modellen van de onderzoekers lieten toe om hetzelfde krachtveld te maken met slechts één array. Het team demonstreerde hun trekstraal met piepkleine ballen van polystyreen, hetzelfde materiaal dat wordt gebruikt voor het verpakken van pinda's.

Golflengte en intensiteit

De grootte van het gebied met lage kracht hangt af van de golflengte: hoe langer de golflengte, hoe groter het gebied met lage druk. De geluidsintensiteit bepaalt de maximale dichtheid van een object dat kan worden geduwd en getrokken door de akoestische kracht, aldus Drinkwater.

In dit geval werken de geluidsgolven tussen 140 en 150 decibel. Dat zou een oorverdovend volume zijn als mensen het zouden kunnen horen, maar de geluidsgolven werken op 40 kilohertz, op een golflengte van ongeveer 0,4 inch (1 centimeter), ver boven het menselijke gehoorbereik maar hoorbaar voor dolfijnen en honden.

"Ik denk dat als je dit apparaat op een hond richtte, het het zeker zou horen," zei Drinkwater. "Het zou het niet leuk vinden, het zou wegrennen."

Het team zweeft op dit moment lichtgewicht ballen van polystyreen die tot 0,2 inch (5 millimeter) breed zijn. Maar om het systeem bruikbaar te maken voor medische operaties, zou het team het moeten miniaturiseren om objecten op de micronschaal te manipuleren. Dit zou betekenen het gebruik van geluidsgolven met hogere frequentie - een relatief eenvoudige tweak, zei Drinkwater.

"Het feit dat we het doen als een eenzijdig systeem is zo belangrijk," zei Drinkwater. "Om bij het lichaam te komen, moet je het op één kant toepassen."

Volg Tia Ghose op tjilpenen Google+. Volgen WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook & Google+. Oorspronkelijk artikel op WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




Onderzoek


Je Ogen Kunnen Augmented Reality-Brillen Besturen
Je Ogen Kunnen Augmented Reality-Brillen Besturen

Wat Gebeurt Er Met Verlaten Mijnen?
Wat Gebeurt Er Met Verlaten Mijnen?

Science Nieuws


Hoe Één Expert Baard Van Bijen Maakt (Heel Voorzichtig!)
Hoe Één Expert Baard Van Bijen Maakt (Heel Voorzichtig!)

5 Invasieve Soorten Die De Wereld Kunnen Veroveren
5 Invasieve Soorten Die De Wereld Kunnen Veroveren

Buccaneer Bones: Mogelijk Piraten Skelet Gevonden Onder Schotland Schoolplein
Buccaneer Bones: Mogelijk Piraten Skelet Gevonden Onder Schotland Schoolplein

Hoe Sloeg Een Operazangeres De Hoogste Noot Ooit Gezongen Op De Met?
Hoe Sloeg Een Operazangeres De Hoogste Noot Ooit Gezongen Op De Met?

Mitt Romney'S Prostaatkanker: Wat Is Een Goede Prognose?
Mitt Romney'S Prostaatkanker: Wat Is Een Goede Prognose?


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com