Заслуга: Аделаида Коул/Помощник художественного редактора
Левитация — это, казалось бы, волшебное явление, при котором объект поднимается благодаря эффектному взмаху руки волшебника. Вопрос на сегодня таков: может ли звук тоже заставить вещи летать?
Звук — это физическое явление: он состоит из продольных механических волн, вибрирующих в воздухе. Поскольку звуковые волны являются механическими, для их прохождения требуется среда, такая как газ или твердое тело, и они состоят из двух чередующихся частей, называемых сжатиями и разрежениями, в соответствии с www.tech-faq.com. Сжатие происходит, когда частицы воздуха, через которые проходит звук, собираются вместе, образуя область высокого давления из-за высокой концентрации частиц газа. И наоборот, между сжатиями возникает разрежение, которое распространяет частицы газа, образуя область низкого давления.
Звук создается, когда источник толкает первую молекулу в волне, которая, в свою очередь, толкает и притягивает частицы вокруг нее в каскадном эффекте. Возвратно-поступательное движение вибрирующей скрипичной струны толкает и вытягивает воздух таким образом. Таким образом, звук распространяется, посылая физические волны по воздуху, которые перемещают частицы воздуха вокруг. Чтобы звук мог левитировать объект, он должен создавать области высокого давления, которые толкают вверх, отрицая нисходящую силу тяжести и, следовательно, заставляя объекты плавать.
Чтобы это произошло, звук должен передаваться через акустический левитатор, который состоит из двух частей: преобразователя, который является источником звука, и отражателя, представляющего собой гладкую поверхность, которая будет отражать излучаемую звуковую волну, согласно www.HowStuffWorks.com. Обе части обычно вогнуты, что помогает сфокусировать звук. Преобразователь направлен вверх на отражатель, и объект плавает между ними из-за звуковой волны, излучаемой преобразователем.
Чтобы определить, где объект будет плавать между преобразователем и отражателем, необходимо изучить свойства самих звуковых волн. Когда преобразователь создает звуковую волну, волна будет распространяться вверх по воздуху до тех пор, пока она не будет отражена отражателем. Когда это произойдет, его области высокого давления — сжатия — и области низкого давления — разрежения — будут взаимодействовать со сжатиями и разрежениями исходной волны. Это явление называется помехой, и оно может быть конструктивным, усиливающим звук, или разрушительным, уменьшающим или полностью приглушающим звук. Области с одинаковым давлением, такие как два перекрывающихся сжатия, будут увеличены, в то время как области с разным давлением, такие как сжатие, перекрывающее разрежение, будут сводить на нет друг друга.
Общая композиция помех между исходной звуковой волной и ее отражением образует стоячую волну, которая является просто новой формой волны, представляющей эти взаимодействия. Стоячая волна будет иметь узлы, которые являются областями минимального давления, и пучности, которые являются областями самого высокого давления. Места между пучностями и узлами будут испытывать постоянное давление вверх, что является ключом к выполнению акустической левитации. В этих областях, которые обычно находятся чуть ниже узлов, восходящее давление звуковой волны в точности равно нисходящему притяжению силы тяжести, что заставляет объекты плавать, подвешенные в воздухе.
Для того чтобы акустический левитатор создавал давление, достаточно сильное для борьбы с гравитацией, он должен использовать нелинейные звуки, которые являются звуками высокой интенсивности, которые оказывают гораздо более сильное воздействие, чем обычные звуки. Следовательно, акустические левитаторы обычно издают звуки на уровне 150 децибел и более. Типичный уровень говорения составляет 60 децибел, в то время как громкий ночной клуб составляет около 110 децибел.
Акустическая левитация использовалась в производстве очень маленькой электроники, такой как микрочипы. Кроме того, обращение с агрессивными или иными опасными объектами проще с помощью акустической левитации, которую ученые используют для изучения объектов без загрязнения или разрушения их контейнеров.
https://thetartan.org/2010/11/22/scitech/acousticlevitation
Загрузка...
