Материалы портала «Научная Россия»

Акустический «притягивающий луч» поднял рекордно крупный объект

Акустический «притягивающий луч» поднял рекордно крупный объект
Эксперимент впервые показал, что с помощью акустической левитации можно удержать в воздухе предмет гораздо большего размера, чем длина самой звуковой волны.

Исследователи из Бристольского университета сумели совместить несколько акустических «притягивающих лучей» (tractor beam) и за счет этого оторвать от поверхности объект диаметром 1,6 сантиметра. Это гораздо больше, чем длины использованных в опыте звуковых волн. Это показывает, что с помощью акустической левитации, например, теоретически возможно управлять капсулами лекарств, когда они находятся в организме пациента. Статья с описанием результатов работы опубликована в Physical Review Letters.

Объекты могут левитировать в так называемых акустических воронках, создаваемых т.н. стоячими звуковыми волнами. Размер предмета, который акустическая воронка может поднять в воздух, ограничен главным образом длиной волны, образующей эту воронку. Акустические волны из доступного человеческому уху диапазону весьма короткие, соответственно, они могут обеспечить левитацию только очень маленьким объектам. К тому же, они генерируют шум. У звуков ниже порога слышимости для человека (т.е. инфразвука) волны длиннее и могли бы поднять и удерживать в воздухе более крупные предметы. Но проблема в том, что наличие поблизости работающих источников ультразвука ухудшает самочувствие людей.

Бристольские инженеры нашли способ обойти ограничение размера объекта, которое налагает проблема длины звуковой волны. Они использовали одновременно несколько пар акустических воронок, в которых волны частотой 40 000 Герц «вращаются» в противоположных направлениях. Настолько высокие звуки человек не воспринимает (порог слышимости у нашего вида — 20 000 Герц), однако ему не становится плохо при наличии такого ультразвука. Противоположно вращающиеся воронки стабилизировали акустический «притягивающий луч», за счет чего он смог поднять и удерживать в воздухе пенополистироловый шарик диаметром почти 2 сантиметра. Раньше акустическая левитация была доступна только для объектов в разы меньше.

Авторы работы ожидают, что таким образом можно будет поднимать объекты, по размеру сопоставимые с человеком. Одно из интересных будущих применений «улучшенной акустической левитации«» — управление перемещением капсул лекарства в организме пациента.

[Иллюстрация: University of Bristol]

акустическая левитация звуковые волны

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий