قوة الصوت: الرفع الصوتي

طور علماء بريطانيون فيزيائيون من جامعة بريستول رافعًا صوتيًا قادرًا على استخدام حزمة موجات فوق صوتية واحدة للرفع في الهواء واحتجاز أشياء أطول من الطول الموجي. أعلن المؤلفون عن تجربة ناجحة قبل شهر على صفحات رسائل المراجعة البدنية. كما يتم نشر تفاصيل الدراسة هنا.



وفقًا للفيزيائيين ، تمكنوا من إجراء التجربة ، بفضل إنشاء دوامة صوتية ، والتي جعلت كرة بقطر واحد ونصف سنتيمتر تطير وتستقر فوق سطح الباعث. إذا لم تكن مدركًا ، فقبل أن يكون الطول الموجي قيدًا أساسيًا وأساسيًا للرافعات الصوتية ذات الحزمة الواحدة. حتى في وقت سابق ، كانت المشكلة هي إنشاء الرافع باستخدام شعاع واحد. للحصول على التأثير ، تم استخدام مصدرين للموجات فوق الصوتية. بدا الموضوع مثيرًا للاهتمام ومهمًا بالنسبة لي. تحت الخفض ، المزيد عن الارتفاع الصوتي للأشياء ودراسة البريطانيين.

بضع كلمات حول الرفع الصوتي

يعرّف ويكي الرفع الصوتي على أنه

"وضع مستقر لجسم ذي وزن في موجة صوتية قائمة."

هذه الظاهرة معروفة منذ عام 1934 ، عندما تم إثباتها نظريًا من قبل ل. كينغ ، في وقت لاحق في عام 1961 ، تم التوصل إلى استنتاجات حول إمكانية هذه الظاهرة ليرة لبنانية غوركوف.

إن جوهر المبدأ الذي تعمل عليه أجهزة الرفع الصوتية هو خلق تداخل للموجات الصوتية المتماسكة ، مما يؤدي إلى ظهور مناطق محلية من الضغط المتزايد. ونتيجة لذلك ، يمكن الاحتفاظ بالجسم في منطقة معينة من الفضاء ، وكذلك الحركة.



العلماء الذين يتعاملون مع موضوع الإرتقاء الصوتي يؤمنون بالمستقبل العظيم لهذه الظاهرة. تتضمن المشاريع المستقبلية رفع وتحريك أشياء مختلفة ، وتجهيز أنظمة إدارة المستودعات بمصاعد ، وتطبيقها في الموانئ والمصانع. ومع ذلك ، لا تزال أجهزة التحريك بعيدة جدًا عن مثل هذه الكتلة والحجم. واحدة من المجالات التي ستكون فيها هذه الأجهزة قادرة على إثبات نفسها في المستقبل القريب هي التقنيات الدوائية ، حيث هناك حاجة إلى الإرتقاء الصوتي لزيادة درجة تنقية المواد.

الاستطراد الغنائي
عندما كنت طفلاً ، في التسعينيات ، اعتدت أن ألعب استراتيجية حضارة الفضاء الصاعدة. في ذلك ، يمكن تجهيز الكواكب بما يسمى شعاع الجرار (شعاع الالتقاط) الذي كان قادرًا على جذب الأشياء من الفضاء. لقد فوجئت عندما عشت لرؤية اختراع جهاز مماثل ، وإن كان مصغرًا.

كيف توقف الحجم عن الأهمية

تم تطوير أجهزة الرفع الصوتية ذات الحزمة الواحدة المبكرة من قبل العديد من العلماء ، بما في ذلك Asier Marzo من بريستول والبرازيلي Marco Aurelio Britzotti Andrade من جامعة ساو باولو. كانوا قادرين على تحقيق رفع الأشياء التي لا يزيد قطرها عن 4 مليمترات. يجب أن يكون الحد الأقصى لحجم الأشياء التي رفعها مثل هذا الرافع في الهواء أقل من طول الموجة القائمة.



هذه المرة ، تمكن علماء بريستول من التغلب على هذا القيد الأساسي باستخدام خوارزمية خاصة للتحكم في البواعث. بفضل نظام التحكم في الإشعاع والشكل النصف كروي والحساب الدقيق لقوة مصادر الإشعاع فوق الصوتي ، كان من الممكن إنشاء دوامات صوتية قادرة على حمل جسم كبير. يجمع الرافع الكروي الجديد بين 192 بواعث بالموجات فوق الصوتية بتردد 40 كيلو هرتز (الطول الموجي عند NU هو 0.87 سم). يتم تركيب أجهزة البث على السطح الداخلي للكرة بقطر 192 مم.

بفضل خوارزمية التحكم في الإشارة بالموجات فوق الصوتية ، يتم إنشاء العديد من الدوامات بنفس اللولبة واتجاهات مختلفة. في منطقة عملهم ، تنشأ مناطق الضغط العالي المحلية التي تمسك الجسم. يبلغ القطر الأقصى للكرة التي رفعها جهاز بريستول في الهواء 1.6 سم ، وهو ما يقرب من ضعف الطول الموجي الذي يخلقه الجهاز. أيضا ، الجهاز قادر على تغيير سرعة دوران الكرة ، بسبب التغيرات في اتجاه الدوامات فوق الصوتية.

تأثيرات ثنائية الأبعاد غير متوقعة

أظهرت تجارب العلماء أنه عند تثبيت أحد الإحداثيات (على سبيل المثال ، عندما يكون جسم ما على السطح) ، فإن رافع البناء الجديد قادر على التقاط وتدوير الأشياء التي تكون أطول بـ 5-6 مرات من الطول الموجي. يفتح هذا التأثير إمكانيات جديدة لاستخدام الأجهزة ذات الدوامات الصوتية. من المفترض أن يتم استخدامها لإنشاء أجهزة الطرد المركزي وأنظمة التحكم في المختبر للجسيمات الدقيقة والماكرو.

الملخص

تُظهر نجاحات فريق بريستول (Asier Marzo و Mihai Caleap و Bruce W. Drinkwater) أنه على الأرجح ، في المستقبل القريب ، سيتم استخدام أجهزة رفع الصوت لإنشاء المختبر ، والمعدات الصناعية اللاحقة.

ربما في المستقبل المنظور ، سيتمكن الرفع الصوتي من استبدال المغناطيسية ، التي تستخدم اليوم بنشاط لإنشاء التصميم الأصلي لمختلف الأجهزة ، بما في ذلك مكبرات الصوت ومشغلات الفينيل. من الممكن أن ترى البشرية في يوم من الأيام شعاع جرار صوتي قوي (كما هو الحال في الصعود) ، قادر على تثبيت وتحريك الأشياء الكبيرة حقًا.