Управляемая акустическая левитация: еще один пример



    В октябре на Хабре публиковался пост об управляемой акустической левитации: «полета» объекта посредством использования энергии звуковых волн. Тогда демонстрировался интересный пример, записанный на видео. Сегодня предлагаю посмотреть еще один вариант, где специалисты добились возможности управления передвижения небольшого объекта по осям, плюс ко всему, объекту можно придавать планированное вращение.

    Собственно, вот само видео, где все это наглядно показано.



    А вот и научная работа авторов видео, где весьма детально объясняется процесс управляемой акустической левитации. Работа, само собой, на английском языке.
    AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

    More
    Ads

    Comments 46

      0
      А человеческую массу колонки какой мощности поднимут в воздух? :)
        +11
        Такой что человек оглохнет в любой защите… А на самом деле я думаю человека при фокусировании может убить…
          0
          Я, конечно, пошутил насчёт живого человека, но вопрос насчёт соотношения массы (+ минимальной/максимальной плотности частички/объекта/субстанции/молекулярной структуры) и мощности волн остаётся открытым… Могут вот, например, капли воды таким образом быть подняты в воздух?
            0
            Ниже, пройдя по ссылке DmitriyN, наткнулся на цитату:
            «В случаях, когда диаметр пойманной в ловушку частицы значительно меньше, чем длина волны света, условия удовлетворяют условию рассеивания Рэлея, и частицу можно рассмотреть как точечный диполь в неоднородном электромагнитном поле. Сила, действующая на заряжённую частицу в электромагнитной области, известна как сила Лоренца, (...) сила действующая на диполь вычисляется по сумме сил действующих на отдельные заряды (...)» и попытался сам прикинуть что к чему…
            Видимо, на последнюю силу (в ньютонах) и стоит обратить внимание при расчёте минимального давления (ньютоны на квадратный метр). Мне кажется, правда, всё гораздо сложнее…

            Обращаясь к элементарной физике, вспоминаем, что звуковые волны в разы длиннее, чем волны света…
            При скорости звука в воздухе 343 м/с и воспринимаемых человеческим ухом частотах (примерно) от 20 Hz до 20 kHz длины волн будут соответственно от 17 м до 17 мм.
            А длина электромагнитной (световой) волны в 100 MHz: 3×108 м/с (примерная скорость света) разделить на 108Hz = всего 3 метра.

            Из этой научной статьи:
            «The interval between the trapped particles is about 4 mm, which is about half the wavelength of a 40-kHz ultrasound. It can be observed that the particles are more stably levitated using this configuration compared to using a single beam. When the beam moves through a mass of particles, the particles are scooped up and held in the beam as shown in Figure 3 (right).»
            — следует, что интервал между частичками около 4мм и что человек своим ухом эти 40000Hz в принципе уже не услышит.

            Ну и далее (в конце) интереснее:
            «In addition to the presented examples, we also tested other small objects such as a feather and droplets of alcohol and a colloidal solution. In a future work, we will use 25 kHz transducers instead of the 40 kHz type. Then the 4-mm node intervals by 40 kHz transducers will be extended to 8 mm. This would enable the manipulation of larger particles.
            It has not escaped our notice that our developed method for levitation under gravity suggests the possibility of developing a technology for handling objects under microgravity.»
          0
          Если научиться подвешивать частицы, можно сделать настоящее 3D.
            0
            Технология скорее ближе к 3d позиционированию, в видео прямо намекают о размещении электронных компонентов на плате.
              +2
              Не соглашусь.
              1. Возможно будет сделать только монохромное изображение (возможно и цветное, но не вникал на поведение предметов в акустическом поле при изменении размеров объекта.)
              2. Представьте как вы его встроите в комнату. (Эти «динамики» — генераторы ультразвука. Длительное воздействие такого звука — разрушение клеток ткани, распад белков организма. Плюс ко всему, когда вы будете находиться близко к источнику ультразвука долгое время, все жидкости вашего организма будут подвержены кавитации. И не нужно забывать, что воздействие ультразвука способно разогревать любые материалы.)
              3.Я не уверен, что этот эффект обеспечит разрозненное движение частиц по оси Z. (Ведь как показано в видео, по оси X и Y частицы движутся вместе)
              4. Не забываем, что частицы концентрируются в точках где амплитуда звуковой волны = 0. Как следствие — неравномерность изображения.
              П.С. Буду рад выслушать конструктивную критику.
                –1
                Кавитацию вы в тканях не получите, волна ослабится слишком сильно.
              –10
              Бэнши
              image
                +1
                Тогда уже Синдел.
                  +1
                  Ох щи… у него плащ из PE изоленты О_о. Ну и лох! Надо было делать из синей, было бы неубиваемо.
                    0
                    Плащ из георгиевских ленточек.
                    Патриот.
                      0
                      ИМХО, больше на Билайн похоже с их зонтиками, шарфами, сумочками и тп.
                  +1
                  Хм, интересны возможности практического применения. Учитыавя свойства акустических волн, я понимаю, что «двигать» предмет можно только в прямой его «видимости» динамиками. Следовательно, применение для бесконтактной сборки, например, невозможно. Делать какие-то хим. смеси? Интересно узнать.
                    0
                    Визуализация сразу на ум приходит.
                    Как говорили если развить технологию, то получится сделать устройство для настоящего 3д позиционирования/визуализирования
                    В архитектуре, инженерии прекрасно будет себя чувствовать технология.
                    Да и просто забавно. Не стоит забывать, что на игрушки готовы тратить огромные деньги
                      0
                      Интересно, а 3D в аквариуме пробовали делать?
                      0
                      На ум пришло использование в 3D печати для позиционирования пластикового порошка в необходимый рисунок.
                        +1
                        я думаю, форма рисунка будет жестко ограничена параметрами стоячей волны
                          0
                          del
                            0
                            Да, нужный рисунок получить на большой площади будет трудно. Тогда может использовать для бесконтактной подачи тонера:
                            1) длина звуковой волны определяет размер пикселя
                            2) звуковая дорожка захватывает тонер(пластиковый порошок) и перемещает его к области печати
                            3) формируем несколько дорожек для каждого цвета из палитры CMYK в отдельности
                            4) в процессе движения, порошок нагревается инфракрасными нагревателями и образует расплавленные капли
                            5) на пересечении звуковых дорожек разноцветных порошков будет происходить перемешивание цветов. Различная скорость дорожек позволит формировать различные цвета
                            6) расплавленные капли требуемого цвета наносятся на поверхность макета
                        +1
                        А какие мощности используются в таких устройствах? Такое возможно дома повторить?
                          0
                          Полагаю чем тяжелее и больше объект, тем мощнее динамик нужен и ниже частота.
                          Для того чтобы человека обогнуть так нужно примерно 150/200 hz…
                          Ушкам будет бобо от необходимой мощности для поднятия средней массы костей и мяса…
                          +10
                          Красивая мелодия, частицы парят — красота! А на деле сумасшедшее жужжание или писк
                            0
                            Объекты мелкие сканировать лазером, исследовать как-нибудь, получать или смешивать особо активные вещества без контакта с ёмкостями… Круто!
                              0
                              Я несколько далёк от физики… Поэтому у меня вопрос к знатокам из зрительного зала: возможно ли провернуть подобное же, но с использованием электромагнитных волн?

                              По идее, для них же не будет препятствий, да и распространяться они будут дальше… Заранее прошу прощения за профанизм.
                                0
                                  0
                                  Получается, что в принципе это возможно и размер управляемого элемента зависит от размера волны… Таким образом, умозрительно, если мы соберём три (для точности позиционирования) башенки с достаточно мощными электромагнитными «пушками» дециметрового или метрового диапазона, то… мы сможем манипулировать достаточно крупными объектами? Например, отправить CubeSat на орбиту…
                                    0
                                    Для запуска на орбиту все на первый взгляд еще проще — надо просто сильно светить и штука полетит. На практике все сложнее — обычно штука сначала испаряется. Есть, правда, несколько методов.
                                      –2
                                      Если верить учёным из церна, что проходя через поле Хиггса частица получает массу, то достаточно научиться контролировать концентрацию этого поля в объёме. Представьте что спутник будет весить как спичечный коробок при неизменных размерах, а энергия приложенная для его запуска не изменится, что делает возможным в теории разгон до скорости близкой скорости света.
                                      Есть 2-а но:
                                      1. Нет механизма контроля концентрации
                                      2. Чрезмерно сложное регулирование концентрации. Грубо говоря нужно будет изменять концентрацию в «коридоре», который соответствует траектории полёта.

                                      П.С. Возможно теория звучит как полный бред, но имеет право на существование
                                        +1
                                        Поле Хиггса работает, мягко говоря, не так. Даже если вы сможете его контролировать, никакого контроля над массой объектов это не даст.
                                          0
                                          А учёный Гордон Кейн который всю жизнь исследует частицы Хиггса сказал так: Согласно современной физической теории, массы фундаментальных частиц являются результатом их взаимодействия с полем Хиггса. Согласно теории, элементарные частицы приобретают массу, взаимодействуя с квантовым полем Хиггса, пронизывающим всю Вселенную. Эксперименты на ускорителях частиц помогут ученым убедиться в существовании этого поля.

                                          Гордон Кейн — специалист по теории элементарных частиц, лауреат премии Вайскопфа, профессор физики Мичиганского университета. Он изучает способы проверки и расширения Стандартной модели физики частиц. Кейн занимается физикой полей Хиггса и суперсимметричным расширением Стандартной модели, а также сопоставлением теоретических и экспериментальных космологических данных.

                                          Думаю что такие люди тщательно проверяют то, что они говорят
                                            +1
                                            Это замечательно, но если вы присмотритесь к своей цитате, то обнаружите, что Кейн нигде не сказал, что управляя хиггсовским полем можно менять массу частиц.
                                              0
                                              Это моё допущение, которое я не в состоянии проверить. Хотя логика меня наводит на мысль, что так и есть. Это примерно как весы: чем меньше гирь одинаковой массы вы кладёте на чашу, тем меньше массу покажет стрелка.
                                                0
                                                Ну тогда Вам придется просто поверить, что это не так. Аналогия, приведенная внизу — очень плохая, но, к сожалению, весьма распространенная.
                                                  0
                                                  Так укажите мне на то место, в котором я неправ и почему. Возможно я действительно заблуждаюсь.
                                                    +2
                                                    Проблема в том, что просто так взять и рассказать, как это работает, весьма нетривиально. Но проблемы 2:
                                                    1) Массу порождает не взаимодействие с хиггсовским полем вообще, а взаимодействие с его вакуумным состоянием. Поэтому недостаточно просто взять и накидать частиц? чтобы изменить параметры взаимодействия — надо изменить вакуумное состояние, что, мягко говоря, ничем не проще, чем, например, отключить гравитацию.

                                                    2) Масса, которая возникает благодаря хиггсовскуму механизму — очень небольшая часть массы наблюдаемых вещей. Хиггсовский механизм дает массу только фермионам, а основная доля массы обычных вещей — бозоны. Если быть точнее, то глюонные поля, связывающие кварки в протонах и нейтронах.
                                                      0
                                                      Да не, формально массу порождает именно взаимодействие с хиггсовым полем вообще. Т. е., если бы существовал метод создать отличное от равновесного значение хиггсового поля в некотором объеме (если бы хиггс был стабильным и были бы его эффективные отражатели), то массы частиц в этом объеме изменились. Другое дело, что в реальности бозон Хиггса нестабилен и такое отклонение хиггсового поля от равновесия мгновенно перейдет в отклонения других полей (получится большой бум вместо уменьшения массы).
                                                        –1
                                                        Я так понимаю, что не важно сколько бозонов Хиггса взаимодействует с частицей? Т.е. из вашего первого пункта вытекает, что поле Хиггса состоящее из одного бозона может обладать вакуумным состоянием = вакуумному состоянию поля Хиггса с десятью бозонами? Я считаю, что это маловероятно.
                                              0
                                              Еще он объясняет работу поля Хиггса «для чайников»: Дети — Бозон Хиггса. Частица — продавец мороженого. Продавец мороженого проезжает мимо детей (частица проходит через поле). Дети скапливаются около мороженщика (как и бозоны около частицы, тем самым наделяя его массой)
                                      +1
                                      Летающие резистор, светодиод, ЧИП-элемент. Видно, что электронщики работали.
                                      На ютубе это видео за 6 дней набрало почти 2 миллиона просмотров!
                                        0
                                        «А это и в магазине так можно стеночку приподнять?» ©

                                        Это я к тому, что выглядит шикарно! Если бы еще смасштабировать на автомобиль ^_^ Но КПД, наверное, как всегда остудит пыл.
                                          –3
                                          В сети можно найти любопытные свидетельства, возможно связанные с этой темой. Например: voicemaster.ru/article/index.php?id_article=36&id_page
                                          Выглядит невероятно, но посмотрев видео подумал почему нет…
                                            +4
                                            Ну ведь сила не возьмется ниоткуда. Даже если откинуть необходимость расчитывать и концентрировать звуковые волны, чисто по сохранению энергии, монахам бы пришлось метелить по барабанам затрачивая столько же сил, сколько поднять веревками камень на верх + огромные затраты энергии на мизерный КПД.
                                            0
                                            Акустическая гравипушка. Кому что на ум приходит? Мне Гордон Фримен с парой киловаттных колонок на тележке.
                                              0
                                              интересно, а лазерные стоячие волны будут проявлять подобный эффект?
                                                0
                                                Выше была ссылка на оптический пинцет.

                                              Only users with full accounts can post comments. Log in, please.