Ученые из университета города Сан-Паулу в Бразилии завершили работу над очередным вариантом устройства акустической левитации. Они уже успели назвать свое изобретение лучшим акустическим левитатором во всем мире. Из этой новости мы узнали, что в Бразилии есть не только хорошие футболисты и музыканты, но и ученые. Если же говорить серьезно, то созданное в Бразилии устройство не только может с высокой точностью управлять положениями предметов в пространстве, но и перемещать эти предметы. Предполагается, что это поможет появлению возможности практического применения данной технологии в самых различных областях нашей жизни.

Сегодня под левитацией понимают явление, при котором предмет может парить в пространстве без видимой опоры, не касаясь краями твердой или жидкой поверхности. При этом левитацией не признается полет, который происходит за счет отталкивания от окружающего воздуха, как у птиц и насекомых. Явление левитации часто фигурирует в произведениях искусства, особенно в литературе, также его можно встретить в фильмах. Встречается оно и в сказках. Самым известным сказочным артефактом, способным к левитации, является знакомый всем ковер-самолет.

Однако вернемся к научной составляющей. Типичный акустический левитатор обладает расположенным в верхней части направленным акустическим излучателем, который может генерировать ультразвуковые волны. Данные волны, распространяясь вниз, отражаются вверх от специального параболического отражателя. Двигаясь назад, отраженные волны сталкиваются с волнами, которые движутся им на встречу. Благодаря этому возникает так называемая стоячая волна, которая обладает четко выраженными неподвижными максимумами и минимумами. Между данными областями стоячей волны образуются зоны, в которых повышено давление воздуха. Здесь возникают силы, которые в состоянии удерживать неподвижно в пространстве небольшие и легкие предметы, такие как образцы живых тканей или капли жидкостей.



Чтобы технология акустической левитации надежно работала, в классическом варианте необходимо обеспечить условие, при котором отражатель и излучатель будут полностью неподвижны и расположены на одной оси. При этом должно быть соблюдено строго определенное расстояние между ними, в противном случае звуковые колебания могут не складываться должным образом в пространстве, что не позволит создать стоячую волну. В то же время уникальная геометрическая форма отражателя, которая была придумана бразильскими учеными, позволяет созданному устройству функционировать в качестве нерезонансного акустического левитатора. Это, в свою очередь, говорит нам о том, что положение отражателя и излучателя, равно как и дистанция между ними, могут изменяться, не приводя к нарушениям работы устройства. Более того, изменение ориентации отражателя позволяет перемещать удерживаемые объекты в пространстве.

В настоящее время собранный опытный образец в состоянии удерживать лишь небольшие по размерам капли воды и шарики пенопласта размерами примерно 3 мм. Но ученые надеются, что в будущем им удастся добиться улучшения технологии. Это позволило бы им создать более совершенные устройства, которые помогут удерживать и перемещать в пространстве большие и более массивные предметы. К примеру, образцы каких-либо опасных материалов, фармацевтические препараты и те вещи, к которым человеку лучше не притрагиваться своими руками.

Естественно, в случае развития и усовершенствования подобная технология могла бы найти очень широкое применение в самых различных областях современного промышленного производства. Марко Аурелио Бриццотти Андраде, руководитель представленного проекта, отмечает, что на современных предприятиях трудится огромное количество роботов, основной задачей которых является перемещение вещей и деталей с одного места на другое. С помощью технологий акустической левитации можно было бы выполнять эти задачи, не касаясь при этом перемещаемых в пространстве предметов.



Работа над устройствами акустической левитации ведется не только в Бразилии. К примеру, японские ученые из Токийского университета, а также Технологического института Нагои научились успешно приводить в движение небольшие объекты при помощи сложной системы акустической левитации. В их опытах звуковые волны могли перемещать в трехмерном пространстве небольшие частицы полистирена размерами от 0,6 до 2 мм. До этого предметы при помощи подобной системы удавалось перемещать лишь в двух измерениях.

Чтобы двигать по воздуху небольшие полистиреновые частицы, маленькие кусочки древесины, капли воды и даже шурупы, было использовано 4 ряда звуковых колонок. Перечисленные объекты перемещались в пространстве во всех направлениях в тех пределах, которые допускались условиями проводимого эксперимента. Перемещение предметов и их левитацию в этом случае также обеспечивали стоячие ультразвуковые волны.

Сегодня в литературе можно встретить описание опыта, который каждый может повторить у себя дома. Для этого вам нужно будет разместить зажатую в руке полоску бумаги над ультразвуковым генератором. Разместить ее нужно таким образом, чтобы свободны конец бумажки размещался в 3-5 мм над торцом стержня, необходимо будет нажать кнопку генератора. После этого кончик бумаги, испытывая воздействие звуковой волны, пойдет вверх и неподвижно зависнет над стержнем, будет левитировать.



Аппараты, которые использовали японские специалисты, гораздо сложнее генераторов. Звуковые волны, обладающие частотой 20 кГц и неслышимые человеческим ухом, исходили с 4-х сторон и пересекались внутри заданного ограниченного пространства. Благодаря этому им удавалось образовывать перемещаемый фокус, в котором небольшой объект словно бы зажимается и зависает в воздухе. При этом направление звуковых волн можно менять произвольным образом, что приводит к передвижению объекта в пространстве. Акустическая левитация — это один из способов преодоления притяжения Земли, считают ученые. Именно поэтому подобные устройства и разработки интересны многим крупным организациям, например, NASA.

Источники информации:
http://www.ridus.ru/news/175847
http://noos.com.ua/ru/post/3579
http://radiovesti.ru/episode/show/episode_id/31461