Текущее время: 20 окт 2018, 11:26

Акустическая левитация

Активные темы
Добавить в закладки

Вам подарок от форума! Хотите посмотреть?

Случайная помощь: Как загрузить видео с компьютера на форум подробнее читайте здесь

Часовой пояс: UTC + 3 часа


Начать новую тему Ответить на тему  [ 1 сообщение ] 
Автор Сообщение
 #1 Сообщение 29 мар 2013, 15:40 / Сказать СПАСИБО за это сообщение!  

[автор этой темы]

Идущий
Идущий

Это первый пост темы


Пол: Мужской

Левитация - одно из умений сиддха, которое вызывает недоумение непосвящённых. Однако наука уже вплотную приблизилась к объяснению этого явления. Первые аппараты, подвешивающие небольшие объекты в воздухе с помощью силы звука, начали появляться уже в 1940-е годы, однако еще много лет после этого экспериментально подтвержденный феномен продолжал оставаться чем-то вроде занятного фокуса на периферии науки. Лишь к концу XX века явлением заинтересовались всерьез, найдя для акустической левитации несколько по-настоящему полезных практических приложений в радиоэлектронике, химии и космических исследованиях. Для стабильного порождения звуковых колебаний намного лучше, чем струны бэконовской машины, подходят электроакустические излучатели типа громкоговорителя. Поэтому современный акустический левитатор обычно построен на основе излучателя-трансдюсера, преобразующего электрические колебания в акустические или ультразвуковые с помощью вибрирующей пластины. Второй важной частью левитатора является другая пластина-рефлектор, необходимая для отражения звуковых волн и формирования интерференции, благодаря которой объекты можно удерживать парящими в воздухе.
Важной особенностью звука является то, что в основе своей это продольные волны давления. В случае продольной волны движение точек среды происходит параллельно направлению распространения, а не перпендикулярно, как в поперечных волнах. Можно говорить, что продольные волны – это колебания плотности среды. Поэтому визуально их удобно представлять в виде сжатий и растяжений, распространяющихся по цилиндру спиральной пружины. Кроме того, максимумы и минимумы амплитуды продольных колебаний часто изображают с помощью более наглядных поперечных волн, благо физика обоих явлений в сути своей одна и та же.
Точно так же, как волны на поверхности воды, отраженные от препятствий звуковые волны взаимодействуют с волной исходной и порождают интерференцию. Только здесь сжатие среды, которое встречается с другим сжатием, усиливают друг друга, а сжатие, встречающееся с разрежением среды, уравновешивают друг друга. Если же звук, отражаемый рефлектором, оказывается согласован с сигналами излучателя, то в интерференционной картине могут порождаться стоячие волны. Как и в случае поперечных волн, стоячие звуковые волны имеют так называемые узлы, или области минимального давления, и антиузлы, иначе именуемые пучностями, соответствующие областям максимального давления. Именно благодаря узлам стоячей волны, собственно, и возможен феномен акустической левитации.
В наиболее простой конфигурации акустический левитатор состоит из пары излучателя и отражателя. Обычно рефлектор помещают вертикально над излучателем, согласовав расстояние с частотой звука, чтобы порождалась стоячая волна. Распространение звуковых волн в такой установке идет параллельно направлению силе тяжести. И в разных участках стоячей волны силы давления действуют либо постоянно вниз, либо постоянно вверх, либо уравновешивают друг друга в узлах. Понятно, что объект помещенный в такое силовое поле, естественным образом смещается к ближайшему узлу.
Поскольку на Земле помимо давления звука действует еще и гравитация, то пойманные в такую ловушку объекты проседают чуть ниже узлов, где давление акустического излучения уравновешивается силой тяжести. Если же эксперимент происходит в невесомости или, выражаясь более строго, в условиях микрогравитации, где-нибудь на борту орбитальной космической станции, то левитирующие объекты скапливаются непосредственно в узлах стоячей волны.
В обычных условиях линейной зависимости акустического давления от амплитуды, т.е. громкости звука, левитировать в узлах стоячих волн могут лишь чрезвычайно легкие объекты, вроде частичек пыли. Однако в реальности исследователям удается удерживать парящими в воздухе куда более крупные предметы массой до нескольких кг. Столь значительное усиление акустического давления оказывается возможным благодаря явлению резонанса и нелинейным эффектам физики волн. Благодаря акустическому резонансу под ритмичным воздействием слабых по отдельности волновых импульсов может происходить постепенная «накачка» весьма значительной энергии. Похожие принципы лежат в основе лазера, и на этой же основе – в виде так называемого резонатора Гельмгольца – работают многие акустические левитаторы.
Мы используем левитацию точно так же, только без приборов. Правда, пока нам удаётся левитировать только в условиях глубокой пещеры, за счёт отсутствия помех в виде радиологического загрязнения. Возможно, будут успешными такие опыты и на поверхности, но мы пока так не пробовали. Все снимки сделаны одним кадром, без монтажа.

[ссылка] Чтобы видеть ссылки - зарегистрируйтесь! [ссылка] Чтобы видеть ссылки - зарегистрируйтесь! [ссылка] Чтобы видеть ссылки - зарегистрируйтесь! [ссылка] Чтобы видеть ссылки - зарегистрируйтесь!


[ в друзья | в недруги ]
 Профиль Отправить личное сообщение  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ 1 сообщение ] 

Кто сейчас на конференции

Зарегистрированные пользователи: (chrome) Google [Bot], (chrome) Yandex [Bot]

Похожие темы


Часовой пояс: UTC + 3 часа


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения

Найти:
Перейти: