science >> Wetenschap > >> Fysica

Hoe akoestische levitatie werkt

Akoestische levitatie maakt kleine objecten mogelijk, als druppeltjes vloeistof, drijven. Foto met dank aan Lloyd Smith Research Group

Tenzij je in het vacuüm van de ruimte reist, geluid is elke dag overal om je heen. Maar meestal, je ziet het waarschijnlijk niet als een fysieke aanwezigheid. Je hoort geluiden; je raakt ze niet aan. De enige uitzonderingen kunnen luide nachtclubs zijn, auto's met raamrammelende luidsprekers en ultrasone machines die nierstenen verpulveren. Maar zelfs dan, je denkt hoogstwaarschijnlijk niet aan wat je voelt als geluid zelf, maar als de trillingen die geluid creëert in andere objecten.

Het idee dat zoiets ongrijpbaars objecten kan optillen, kan ongelooflijk lijken, maar het is een echt fenomeen. Akoestische levitatie maakt gebruik van de eigenschappen van geluid om vaste stoffen te veroorzaken, vloeistoffen en zware gassen om te drijven. Het proces kan plaatsvinden in normale of verminderde zwaartekracht. Met andere woorden, geluid kan objecten op aarde of in met gas gevulde omhulsels in de ruimte laten zweven.

Om te begrijpen hoe akoestische levitatie werkt, je moet eerst een beetje weten over zwaartekracht , lucht en geluid . Eerst, zwaartekracht is een kracht waardoor objecten elkaar aantrekken. De eenvoudigste manier om zwaartekracht te begrijpen is door de wet van de universele zwaartekracht van Isaac Newton. Deze wet stelt dat elk deeltje in het universum elk ander deeltje aantrekt. Hoe massiever een object is, hoe sterker het andere objecten aantrekt. De dichterbij gelegen objecten zijn, hoe sterker ze elkaar aantrekken. Een enorm voorwerp, zoals de aarde, trekt gemakkelijk objecten aan die er dichtbij zijn, als appels die aan bomen hangen. Wetenschappers hebben niet precies besloten wat deze aantrekkingskracht veroorzaakt, maar ze geloven dat het overal in het universum bestaat.

Tweede, lucht is een vloeistof dat zich in wezen op dezelfde manier gedraagt als vloeistoffen. Zoals vloeistoffen, lucht bestaat uit microscopisch kleine deeltjes die ten opzichte van elkaar bewegen. Lucht beweegt ook zoals water - in feite, sommige aerodynamische tests vinden onder water plaats in plaats van in de lucht. De deeltjes in gassen, zoals die waaruit lucht bestaat, zijn gewoon verder uit elkaar en bewegen sneller dan de deeltjes in vloeistoffen.

Derde, geluid is een trilling die door een medium reist, als een gas, een vloeistof of een vast voorwerp. De bron van een geluid is een object dat zeer snel beweegt of van vorm verandert. Bijvoorbeeld, als je op een bel slaat, de bel trilt in de lucht. Als een kant van de bel naar buiten beweegt, het duwt de luchtmoleculen ernaast, het verhogen van de druk in dat gebied van de lucht. Dit gebied met hogere druk is a compressie . Terwijl de zijkant van de bel weer naar binnen beweegt, het trekt de moleculen uit elkaar, het creëren van een lagedrukgebied genaamd a verdunning . De bel herhaalt dan het proces, het creëren van een herhalende reeks compressies en verdunningen. Elke herhaling is er één golflengte van de geluidsgolf.

De geluidsgolf reist terwijl de bewegende moleculen de moleculen om zich heen duwen en trekken. Elk molecuul beweegt om de beurt het molecuul ernaast. Zonder deze beweging van moleculen, het geluid kon niet reizen, daarom is er geen geluid in een vacuüm. U kunt de volgende animatie bekijken om meer te weten te komen over de basisprincipes van geluid.

Klik op de pijl om naar de volgende dia te gaan.

Gebruik van akoestische levitatie: geluid reizen door een vloeistof -- meestal een gas -- om de kracht van zwaartekracht . Op aarde, hierdoor kunnen objecten en materialen ongesteund in de lucht zweven. In de ruimte, het kan objecten stabiel houden, zodat ze niet bewegen of afdrijven.

Het proces is gebaseerd op de eigenschappen van geluidsgolven, bijzonder intense geluidsgolven. In de volgende sectie zullen we bekijken hoe geluidsgolven objecten kunnen optillen.