18.08.2016 | Наука

Физики установили новый рекорд левитации (видео)

Инженеры из Бразилии и Великобритании поставили новый рекорд акустической левитации, подвесив в воздухе при помощи звука объект размером с шарик для гольфа.

Фото Andrade et al./AIP Publishing

Ранее таким образом "летали" лишь капли вещества, и то небольшие, а также не совсем обычные объекты, такие как проводки и двумерные плоскости.

На этот раз ультразвуковые волны, которые человеческое ухо, как правило, услышать не в состоянии, подвесили в воздухе 50-миллиметровый шарик из пенопласта. И это была первая демонстрация, в ходе которой учёные заставили левитировать объект размером больше длины звуковой волны (14 миллиметров, то есть в 3,6 раза больше).

О своём достижении Марку Андради (Marco Andrade) и Джулиу Адамовский (Julio Adamowski) из университета Сан-Паулу, а также Анна Бернассо (Anne Bernassau) из университета Хериота-Уатта в Эдинбурге рассказали в статье, вышедшей в журнале Applied Physics Letters.

"Акустическая левитация маленьких объектов в узлах давления стоячей волны довольно широко известна, однако максимальный размер частиц, которые можно заставить левитировать таким образом составляет четверть длины волны — то есть всего четыре миллиметра, — объясняет Андради. – В нашей статье мы показываем, что комбинация ультразвуковых излучателей позволяет поднять в воздух гораздо больший объект".

К слову, подъёмная сила такова, что сфера парит на высоте семи миллиметров (то есть на расстоянии, равном примерно половине длины звуковой волны).

Существует несколько способов заставить парить объект в воздухе за счёт звука. В данном случае инженеры соорудили "треногу" из ультразвуковых излучателей, которая обеспечивает левитацию сферы из пенопласта. Между мячиком и излучателями образуется стоячая волна, которая и толкает сферу в воздух. Ранее же в других работах физики "ловили" левитирующие объекты в узлах давления стоячей волны, но в данном случае подход иной.

Как пишут сами разработчики новой системы, угол наклона излучателей и их количество можно менять. Кроме того, они показали, что в теории можно заставить парить в воздухе объекты и другой формы, а также более крупные сферы, а ещё менять позицию "летающих" объектов. "В будущей работе мы хотим создать новые устройства, которые позволят манипулировать большими объектами в воздухе", — говорит Андради.

Отметим, что ранее другие специалисты также показали, что можно заставить левитировать плоский объект размером больше длины волны. Однако тогда они смогли получить лишь вертикальное давление и вынуждены были накалывать свои объекты на иголку, чтобы те в буквальном смысле не улетели прочь. Группа Андради придумала схему, в которой объект занимает стабильное положение сам по себе без дополнительных ухищрений ("тренога" обеспечивает как вертикальное, так и боковое давление).

Акустическая левитация, по мнению физиков, позволит работать с горячими материалами и жидкостями, например, в условиях микрогравитации космоса. Так как на орбите капли за счёт сил поверхностного натяжения принимают более крупные размеры, нежели на Земле, новую технологию можно будет использовать для изучения более объёмных образцов.

Видео: ScienceAlert

По публикациям UkrNet