Uso de la levitación acústica para aplicaciones más nuevas

Todos hemos visto levitación acústica, es una de las noticias científicas de nuestro tiempo y común en el circuito de pruebas físicas de ciencia verdaderamente impresionantes para el público. La vista de conjuntos de altavoces ultrasónicos que provocan que pequeños objetos y líquidos líquidos floten en el aire sin ninguna suspensión es mágica y atrae a personas de todas las edades. Así, una conferencia en La-Tecnologia Belgrado sobre el tema por Asier Marzo, un investigador con especialización en el departamento de ultrasonido de la Universidad Británica de Bristol, fue particularmente fascinante e informativa.

Comenzó explicando la levitación acústica como concepto y su mecanismo. Como idea tiene una larga historia, nos dice que hace cientos de años la gente probó filas masivas de los instrumentos musicales más ruidosos a su disposición para mover rocas, sin éxito. El grupo de ex músicos carecía de la capacidad de controlar su fase individual y, por supuesto, su producto combinado habría rechazado un trozo de grava, y mucho menos una roca.

Explicando la onda constante producida por una matriz ultrasónica.

El poder de las ondas estacionarias

Teniendo en cuenta que ahora podemos crear ondas constantes entre arreglos de fase de altavoces ultrasónicos, explicó el mecanismo que permite la levitación. La onda constante crea patrones de sonido de alta intensidad y "silencioso" de baja intensidad, y el objeto se anida en una de estas áreas silenciosas. Por tanto, existe un límite de tamaño dictado por la longitud de onda del sonido en cuestión, que para el ultrasonido que utiliza es del orden de unos pocos milímetros.

Habiendo explicado cómo funciona, fuimos conducidos a los campos en los que encuentra aplicación. Esto fue particularmente interesante porque es el lado que nunca vemos en las demostraciones de niños profesionales donde se trata de "¡Mira, podemos hacer flotar la gota de agua!". La cantidad de campos que pueden usarlo fue una sorpresa y formó la siguiente fase del discurso.

Usos de la levitación acústica en el mundo real

El primer ejemplo dado fue en el campo de la espectroscopía, cuando al reflejar la luz de una gota de líquido sobre un sustrato, una cierta cantidad de luz reflejada proviene del sustrato. Si la muestra está suspendida, todo el reflejo proviene de ella y nada más. Los experimentos de micrograbado son otra aplicación interesante donde es posible replicar algunos de los trabajos que anteriormente requerían el entorno de una nave espacial como la Estación Espacial Internacional. Este fue un giro particularmente inesperado.

Manejo de partículas sólidas con una matriz portátil.

La técnica se puede utilizar para partículas diminutas en un medio líquido con una frecuencia mucho más alta; la prueba consiste en mover una sola célula sanguínea de acuerdo con un patrón. Pero Asier tiene más trucos bajo la manga. Esta técnica se puede utilizar en interacciones humanas con computadoras y con el mundo real. Vimos una pantalla en la que los píxeles eran pequeñas bolas de plástico colgadas en una cuadrícula, incluso se podían rotar en color por rotación bajo un campo eléctrico. La visualización consecutiva utilizó las bolas no en una cuadrícula sino como una nube de puntos en un gráfico, lo que demuestra que las proyecciones no son el único medio para transmitir información. Finalmente vimos las mesas aplicadas a dispositivos portátiles, un robo de tractor de mano y un juego de pinzas de ondas estacionarias. Dio el ejemplo de recoger un componente SMD, algo que podemos ver sería invaluable.

La levitación está en nuestro entendimiento

La buena noticia para nosotros es que se trata de una ciencia de vanguardia a la que también podemos acceder a nuestro nivel. Hizo un diseño opcional en línea utilizando el sitio web Acoustic Levitator. Hay una matriz ultrasónica, un levitador acústico y un robo de tractor acústico, y los componentes son piezas usadas como Arduinos y placas de controlador de motor. Incluso los escolares los construyeron fuera de marcha, con un experimentador usando uno para Schlieren fotografiando el campo acústico. Finalmente, se nos muestra Ultrasound, un ambicioso proyecto que proporciona software y hardware de controladores para grandes arreglos en los que cada transductor se opera individualmente, antes de una mirada tentadora al trabajo futuro en ultrasonido de fluidos y la promesa de un proyecto de altavoz ultrasónico.

La-Tecnologia cubre una gran variedad de proyectos y temas de todos los rincones de nuestra comunidad. Todos están entusiasmados a su manera, desde un proyecto Arduino de apariencia simple que incorpora un truco genial hasta años de arduo trabajo. Sin embargo, pocas veces podemos decir que hemos visto una ciencia verdaderamente de vanguardia, al mismo tiempo que la explicamos en términos que entendemos y obtenemos una versión accesible que podemos experimentar con nosotros mismos. Estamos ansiosos por los proyectos que vendrán de esta dirección, ya que la levitación acústica se está convirtiendo en otra cantidad conocida en el arsenal de hardware.

  • Ostraco dice:

    Perforación acústica.

  • dcfusor2015 dice:

    Tenía entendido que gran parte del impacto se debió a la no linealidad del aire como medio de transmisión de sonido.
    Básicamente, aunque podría tener una presión ilimitada en esa parte de la onda, no puede ir al vacío y, de hecho, hay una no linealidad mucho antes que a niveles altos de presión sonora, como se experimenta, por ejemplo, en la garganta de una bocina acústica (creando incluso distorsión armónica ordenada). Aunque no entra en conflicto con su explicación, tenga esto en cuenta: cortar efectivamente el lado de baja presión de una onda de sonido significa que donde la amplitud es más alta, también lo es la presión promedio ... por lo que en realidad hay una fuerza neta de "CC" aquí - menor presión en los nodos que en los polos. Sí, “fluye” como un ventilador en el espacio libre, pero justo al lado del lado de la ventosa de un ventilador, la presión es menor y viceversa en el lado de salida, un poco más alta que la ambiente.
    Este efecto también causa una atenuación mucho mayor y es por eso que no puede llegar muy lejos con un sonido ultrasónico de alta potencia ...

    • Freddy dice:

      Mi comprensión del fenómeno es que es causado por un objeto más pequeño que la longitud de onda de la onda constante. Esto hace que un perfil de presión desigual atraviese el objeto, lo que crea una fuerza de red. Si el objeto está centrado en el nodo de la onda constante, tendrá un perfil de presión simétrico, por lo que comenzará a caer con la gravedad, pero a medida que cae y se descentra, ya no tiene un perfil de presión simétrico. Entonces experimenta una fuerza neta positiva. La fuerza neta aumenta a medida que se descentraliza más desde el nodo. Por lo tanto, siempre terminará en una posición estable en la que la fuerza ascendente neta sea perfectamente igual al peso del objeto. Si se golpea más hacia abajo, la fuerza neta es mayor que su peso y lo moverá hacia arriba. Si se golpea, la fuerza disminuye y el objeto se mueve hacia abajo. Esto es lo que estabiliza su posición de reposo. Cambiar la fase de la onda moverá lentamente la posición estable y así el objeto hacia arriba y hacia abajo.

  • Dave Davidson dice:

    Mover hojas de grafeno tal vez

  • Cyk dice:

    ¿No es eso lo que vimos en la película Black Panther?

  • Lowell dice:

    Esto no es una "microgravedad". La materia suspendida todavía se está acelerando. No importa que la gravedad tenga un día libre en esta pequeña área. El efecto gravitacional sobre la muestra es el mismo que si estuviera descansando sobre la superficie del planeta.

    Todavía se produce la separación basada en la gravedad (aceleración) de diferentes partículas cuánticas de masa.

    Una microgravedad es una caja o rocas completamente diferente.

  • Jean Taylor dice:

    Posibilidad remota: quizás esta técnica podría usarse para controlar el plasma de fusión sostenida.

  • vacas espaciales 1806 dice:

    Hola HackaDay, Somos un grupo FLL (enlace de primera lectura), tiene muchos grupos en todo el mundo. Tiene dos partes, el robot (la parte de lectura) y la investigación (proyecto que tenemos que hacer sobre el tema, que cambia cada año, este año se trata de mejorar las ciudades. Leímos tu idea sobre la Levitación Acústica y decidimos que es un gran proyecto para nosotros, por eso queremos tener algo de información al respecto. Tenemos algunas preguntas al respecto: ¿A qué velocidad podría volar el tren, Y qué tan lejos está el tren volador, ¿Cuánto podría pesar la Levitación Acústica? genial Gracias, SpaceCows1806.

Maya Lorenzo
Maya Lorenzo

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