Tractorbalk Zweeft Grote Bollen Met Geluid

{h1}

Wetenschappers kunnen nu grote objecten laten zweven met geluidsgolven, waardoor ze de eerdere regels van de akoestiek overtreden.

Een nieuwe "trekstraal" kan grote voorwerpen in de lucht laten zweven met alleen geluid.

Tot nu toe hebben onderzoekers drijvende bollen met een diameter van 0,6 inch (16 millimeter) en bewogen ze zo groot als 0,8 inch (2 cm) op een tafelblad met tornado's van geluidsgolven. Theoretisch zouden draaikolken gemaakt door een reeks van 200 luidsprekers met 200 luidsprekers voorwerpen kunnen ophouden die maar liefst 31 inch (80 cm) in diameter zijn.

"Dit is nieuw voor de akoestiek", zei medeoprichtingstudent Mihai Caleap, een senior onderzoeksassistent in engineering aan de Universiteit van Bristol in Engeland. [Science Fact of Fiction? De plausibiliteit van 10 sci-fi-concepten]

Kloofkracht en momentum

Zwevende objecten met geluid zijn niet nieuw, maar de grootte van de objecten is al lang beperkt: het voorwerp dat zweeft, kan niet groter zijn dan de golflengte van de geluidsgolven die het tegenhouden. Dit gold zelfs in een van de krachtigste bronnen van levitatie van een enkele bron van geluidsgolven, akoestische draaikolken. Stel je een tornado van ruisende wind voor met een rustig plekje in het midden; dezelfde trechtervorm kan worden gevormd met geluidsgolven. Het probleem, vertelde Caleap WordsSideKick.com, is dat de golven een deel van hun rotatiekrachten op het object overbrengen dat op de stille plek zit.

"Je verplaatst het momentum naar het object, dus het object draait," legde hij uit. Die draaiing maakt het object zo onstabiel dat het direct uit het midden van de geluidsvortex schiet, een probleem dat duidelijker wordt naarmate het object groter is.

Caleap en zijn team hebben dit probleem opgelost door een manier te vinden om de akoestische kracht te beheersen die het object op zijn plaats houdt, gescheiden van de rotatiekracht (bekend als de orbitale hoek van het momentum). Om dit te doen, schakelden ze snel de geluidsdraaikolk heen en weer tussen het draaien tegen de klok in en het draaien met de klok mee. In plaats van een tornado leek de beweging meer op een ultrasnelle wasmachinemand (als wasmachinemandjes gemaakt waren van geluid).

Verstrengelde korte wervelingen van geluidsgolven die in tegenovergestelde richtingen bewegen, zouden een deeltje vangen en stabiliseren.

Verstrengelde korte wervelingen van geluidsgolven die in tegenovergestelde richtingen bewegen, zouden een deeltje vangen en stabiliseren.

Credit: University of Bristol

De snel schakelende beweging betekent dat de akoestische kracht stabiel blijft, zelfs als de orbitale hoek van momentum verandert, aldus de onderzoekers. In plaats van de orbitale hoek van het momentum die de grootte van het object dat kan worden zweeft beperkt, is de enige beperking de hoeveelheid energie die men in akoestische golven kan pompen.

Medicijnafgifte en contactloze montage

Om de geluidsgolven te maken, bouwden Caleap en zijn team een ​​single-source, circulaire array van transducers of luidsprekers, die ultrasone golven genereren die te hoog zijn in frequentie voor het menselijk oor om te detecteren. De grootste reeks die ze bouwden had totaal 192 transducers en kon deeltjes tot een diameter van 1,5 cm (1,5 inch) vangen.

Een array van 2 meter bij 2 meter met een totaal van 40.000 transducers zou een voorwerp bijna een meter (bijna 39 inch) over de grond kunnen laten zweven, zei Caleap, maar dat is voorlopig theoretisch. De belangrijkste toepassingen van akoestische levitatie zijn waarschijnlijk kleiner dan groot, zei hij. Een van de mogelijkheden, aldus Caleap, is dat geluidsgolven in het lichaam kunnen worden gestraald om zich rond nierstenen te bewegen of om een ​​capsule met geneesmiddelen op de juiste plaats te krijgen.

"Akoestische tractorstralen hebben een enorm potentieel in veel toepassingen", zegt studieadviseur Bruce Drinkwater, professor in ultrasone trillingen aan de universiteit van Bristol, in een verklaring. "Ik ben bijzonder enthousiast over het idee van contactloze productielijnen waar delicate objecten worden geassembleerd zonder ze aan te raken."

Het onderzoek werd online gepubliceerd op 22 januari in het tijdschrift Physical Review Letters.

Oorspronkelijk artikel over WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




Onderzoek


Living River Lab-Punten Voor De Toekomst Van Slimmer Water
Living River Lab-Punten Voor De Toekomst Van Slimmer Water

Ultrathin 'E-Skin' Verandert Uw Hand In Een Elektronisch Display
Ultrathin 'E-Skin' Verandert Uw Hand In Een Elektronisch Display

Science Nieuws


Veel Vrouwen (En Dokters) Zijn In Het Donker Op Nummer 1 Moordenaar - Hartziekte
Veel Vrouwen (En Dokters) Zijn In Het Donker Op Nummer 1 Moordenaar - Hartziekte

In Afbeeldingen: Wacky Animals That Lived At Mauritius
In Afbeeldingen: Wacky Animals That Lived At Mauritius

Starchy Diets Kan Oude Honden Een Poot Omhoog Hebben Gegeven
Starchy Diets Kan Oude Honden Een Poot Omhoog Hebben Gegeven

Hoe De Zon Werkt
Hoe De Zon Werkt

Stephen Hawking: Menselijke Agressie Zou Ons Allemaal Kunnen Vernietigen
Stephen Hawking: Menselijke Agressie Zou Ons Allemaal Kunnen Vernietigen

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

© 2005–2019 WordsSideKick.com