Левитация звуковая: Акустическая левитация своими руками / Хабр

Звук распространяется в любой среде, кроме вакуума. Звуковые волны окружают человека, однако часто он просто не задумывается об их присутствии. Звуки можно слышать, но они не осязаемы. Громкие звуки отрицательно воздействуют на человека, создают шум. Неслышные звуки могут создавать ощущения, однако не воспринимаются сознанием человека.

Звук высокой плотности может стать осязаемым как некоторый предмет. Однако, законы распространения звуковых волн не дают представление о звуке как движущей силе. Что ощущается предметно: сам звук или вибрации окружающих объектов?

Мысль о том, что такое нематериальное может поднимать предметы, может казаться невероятной, но это реальное явление. Акустическая левитация использует свойство звука вызывать колебания в твердом веществе, жидкости и тяжелых газах. Возможность производства антигравитационной силы с помощью звуковых волн была известна в древности.

Исследование явления акустической левитации основано на знаниях о силе тяжести, воздухе и волновых свойствах звука.

Гравитация заставляет объекты притягиваться друг у другу. Закон Ньютона представляет простейший способ объяснить природу гравитации. Этот закон гласит, что каждая частица во Вселенной притягивает все другие частицы. Сила притяжения увеличивается с массой объекта. Расстояние между объектами также влияет на силу притяжения. На уровне планет все объекты около поверхности земли падают на землю. Гравитация имеет свои параметры, которые мало изменяются во Вселенной.

В воздухе также могут создаваться потоки, как в жидкостях. Как жидкости, воздух также состоит из микрочастиц, которые движутся относительно земли и относительно друг друга. Воздух также может перетекать, как вода, но так как частицы воздуха не обладают высокой плотностью, они могут двигаться быстрее.

Звук — это вибрации, которые происходят в газе, жидкости, твердой среде. Звуковые волны распространяются от источника, который движется или меняет форму очень быстро с малой амплитудой. Например, удар колокола заставляет вибрировать колокол в воздухе. Колокол движется в одну сторону и толкает молекулы воздуха, заставляя их вытеснять и толкать другие молекулы, создавая область высокого давления. В области высокого давления образуется сжатый воздух. Когда колокол движется обратно, он тянет молекулы воздуха, создавая область низкого давления. В области низкого давления образуется разреженный воздух. Колокол повторяет вибрирующие движения, создавая повторяющиеся серии сжатия и разрежения. Амплитуда колебаний колокола определяет длину волны производимого звука.

Звуковые волны распространяются за счет движения молекул воздуха. Молекулы, расположенные вблизи поверхности колокола, расталкивают окружающие молекулы во всех направлениях. Звук распространяется в окружающей воздушной среде. Если нет молекул, звук не может распространяться. Вот почему в вакууме звук не распространяется.
Следующая анимация изображает процесс образования звука.

Колокол толкает молекулы воздуха. Молекулы толкают другие молекулы.

Звуковые волны создаются последовательным сжатием и разрежением воздуха.

Способ звуковой левитации основан на использовании звуковых волн для уравновешивания силы тяжести. На Земле это может привести к эффекту всплытия объектов и плавания над поверхностью Земли. В космосе это способ балансировки и стабилизации объектов в невесомости.

Физика звуковой левитации

Устройство акустической левитации состоит из двух основных частей:

• преобразователя — вибрирующей поверхности, которая производит звуковые волны;
• отражателя — пластины, от которой отражается звуковая волна.

Преобразователь и отражатель могут иметь вогнутые поверхности, чтобы фокусировать звук. Чтобы удерживать каплю воды, звуковая волна несколько раз проходит путь от источника к отражателю и обратно. Устройство настраивается определенным образом: отношение длины зазора между преобразователем и отражателем к длине волны равно целому числу. То есть в расстояние между преобразователем и отражателем укладывается натуральное число волн.

Звуковая волна, как и все звуки является продольной волной давления. В продольной волне движение каждой точки параллельно направлению распространения волны.

Волна может отражаться от поверхностей. Отсюда следует закон отражения, в котором говорится, что угол падения — угол между осью падающей волны и нормалью к поверхности — равен углу отражения — углу между осью отраженной волны и нормалью к поверхности. То есть звуковая волна отражается от поверхности под тем же углом, под которым падает на поверхность. Звуковые волны, падающие под углом 90 градусов будут отражаться обратно под тем же углом.

Когда звуковая волна отражается от поверхности, взаимодействие между ее сгущениями и разрежениями создает помехи. Сжатия звуковой волны встречают сжатия отраженной волны. Чтобы волна стояла на месте и не перемещалась, длина волны должна укладываться целое число раз в промежутке между преобразователем и отражателем. Таким образом, создаются замкнутые области густого воздуха и области разреженного воздуха. Используя стоячие звуковые волны можно подвесить в воздухе каплю воды.

Стоячие звуковые волны имеют узлы — области минимального давления — и пучности — области максимального давления. Чтобы капля воды левитировала, необходимо разместить ее в узле звуковой волны. Капля будет лежать между двумя пучностями.

Отражатель устанавливается по отношению к преобразователю таким образом, чтобы в расстояние между ними укладывалось целое число длин волн, и области низкого и высокого давления были параллельны оси гравитации. В этом случае звуковая волна создает постоянное давление на каплю воды снизу и уравновешивает силу тяжести.

В космосе действует слабая гравитация. Плавающие частицы собираются в узлах звуковых волн и не разлетаются. В условиях земной гравитации частицы располагаются над пучностями, которые препятствуют падению частиц на землю.

Акустическая левитация может применяться в различных сферах: для управления взвешенными в воздухе частицами, поднятия тяжести, стабилизации и координации, позиционирования деталей, устройств на производстве, управления жидкими веществами.

Принцип действия акустической левитации заключается в производстве звуковых волн в закрытой области. За счет сжатия и разрежения воздуха звуковыми волнами образуются области низкого и высокого давления — узлы и пучности стоячей звуковой волны. В узлах действует сила гравитации: частицы воздуха и взвешенные микрочастицы стремятся к центру узла. В пучностях действует сила антигравитации: частицы воздуха и взвешенные частицы стремятся покинуть пучность.

Похожие опыты могут проводиться в магнитном и электрическом поле для преодоления силы тяжести и уравновешивания объектов в левитирующем состоянии.

Как это работает. Акустика

Левитация объектов с помощью звука · Границы для юных умов

Abstract

Акустическая левитация использует звуковые волны для удержания объектов в воздухе. Мы все знакомы с силой звука, заставляющей нас танцевать и менять настроение, но звук также может проявлять физическую силу, достаточно сильную, чтобы поднимать предметы в воздух. Чтобы использовать эту силу, мы используем громкоговорители для формирования звуковой картины, чтобы объект был окружен очень громким звуком. Ученые использовали эти идеи для поднятия в воздух небольших объектов, таких как насекомые, а также очень маленьких объектов, таких как отдельные клетки. Затем они могут манипулировать этими объектами, как это делает робот, но без каких-либо движущихся частей. До сих пор были созданы только относительно небольшие силы левитации, но теоретически могут быть созданы гораздо более высокие силы, и левитация объектов даже размером с человека может быть возможна. Несмотря на эту захватывающую возможность, вы, возможно, не захотите, чтобы вас акустически левитировали, и на это есть веские причины!

Что такое акустическая левитация?

Мягко парить в воздухе очень интересно. Вы можете путешествовать на большие расстояния практически без усилий, посещать труднодоступные места или просто сидеть сложа руки и отдыхать! Люди очень давно думали о левитации себя или предметов, но эти идеи все еще кажутся далекими от реализации. Левитация также популярна в фильмах, обычно без объяснения того, как она работает. Некоторые люди утверждали, что обладают этой, казалось бы, магической силой, но эти утверждения не выдержали научных исследований. Однако акустическая левитация , что означает использование звуковых волн для удержания объектов в воздухе, является научным фактом. В этой статье описывается, как работает акустическая левитация и что может быть возможно сейчас и в будущем.

Звук создается, когда что-то вибрирует и создает волны энергии. Вибрации распространяются по воздуху к нашим ушам. Чем сильнее колебания молекул воздуха, тем громче звук. Звуковые волны несут силы, хотя обычно они слишком малы, чтобы их можно было почувствовать. Крайняя версия этого эффекта — взрыв. Взрывная сила переносится ударной волной, которая представляет собой звуковую волну очень высокой амплитуды. Это говорит нам о том, что звуковые волны могут переносить силы через воздух и что эти силы могут быть довольно большими. Как вы понимаете, эти силы будут действовать на любой материал, в том числе на живые существа. Но как мы можем использовать эту силу безопасным и контролируемым образом?

Громкоговорители — это источники звука, с которыми мы все знакомы. Если бы мы смогли найти достаточно мощный громкоговоритель, помог бы он нам достичь левитации? Ответ частично да и частично нет! Да, в том, что мощный громкоговоритель мог приложить силу к объекту, находящемуся перед ним. Нет, в том смысле, что один громкоговоритель будет обеспечивать только толкающую силу, и объект будет неконтролируемо рвануться вперед. Чтобы стабилизировать левитацию, трюк состоит в том, чтобы использовать много динамиков и объединять звуки из всех.

Группа громкоговорителей, расположенных таким образом, чтобы комбинировать эффекты их звуков, называется массивом (рис. 1). Мы должны тщательно контролировать синхронизацию звука, исходящего из каждого громкоговорителя. Если мы выберем правильное время, звуковые волны соберутся вместе, чтобы сформировать образец громких и тихих областей, необходимых для акустической левитации. Ключевыми составляющими этого звукового паттерна являются тихая область, где будет находиться объект, и громкие области, окружающие объект, как клетка громкого звука. Если объект пытается двигаться, звук отталкивает его обратно в тихую область.

• Рисунок 1. Принцип работы акустической левитации.
• (A) Два массива громкоговорителей, каждый из которых имеет форму чаши, активируются, чтобы издавать громкий звук. (B) Форма чаши заставляет волны двигаться к центральной точке, где громкость еще выше. (C) Волны смешиваются вместе в процессе, называемом интерференцией. Если время волн правильное, эта интерференция создает тихую зону, окруженную очень высокой громкостью. Предметы, находящиеся в тихой зоне, могут левитировать, если звук достаточно громкий, потому что сила громкого звука будет удерживать их в тихой зоне.

Чтобы левитировать даже легкие предметы, нужны очень громкие звуки. Громкость звука измеряется в децибел . Обычная речь составляет около 60 децибел, громкая рок-музыка — 140 децибел, а ракета во время запуска — 180 децибел. Левитация очень легких вещей начинается, когда звук составляет около 145 децибел, что чуть выше уровня громкости, называемого болевым порогом. При такой громкости звук будет не просто громким, но болезненным и потенциально опасным для наших ушей! Решение состоит в том, чтобы использовать ультразвук , то есть звук слишком высокого тона для человеческого восприятия; хотя животные, такие как кошки и собаки, могут его слышать. Несмотря на то, что мы его не слышим, ультразвук по-прежнему содержит энергию в виде вибрирующих молекул воздуха, которую можно использовать для левитации (рис. 2).

• Рисунок 2 — (A) Акустическая левитация плодовой мушки длиной 5 мм.
• (B) Левитация лягушки длиной 20 мм с другим типом левитации, называемым диамагнитной левитацией. Муха и лягушка не пострадали (Изображение предоставлено: [1]).

Можно ли использовать магниты для левитации?

Когда вы используете магнит, вы быстро обнаружите, что силы могут быть приложены к определенным металлическим предметам на расстоянии. Магнит будет притягивать определенные металлы с силой, которой трудно сопротивляться. Держите по магниту в каждой руке, затем соедините их вместе, и вы действительно почувствуете эту силу. Ученые обнаружили, что эти магнитные силы можно использовать для левитации объектов, но они работают только с объектами, сделанными из магнитных материалов, таких как железо. Обычные магниты не могут воздействовать на живые существа. Однако, если сила магнита чрезвычайно высока, эффект, называемый 9Диамагнитная левитация 0009 может возникать и воздействовать на живые существа. При диамагнитной левитации сила магнита настолько велика, что заставляет молекулы воды в живых существах растягиваться и превращаться в крошечные магниты. Крошечные намагниченные молекулы воды могут затем толкаться первоначальным магнитом. На рис. 2 показан известный эксперимент, в котором 20-миллиметровая лягушка удерживалась в воздухе с помощью диамагнитной левитации [1]. Но для питания магнита требовалось огромное количество энергии (достаточно примерно для 500 домов!)

Сложно ли сделать акустический левитатор?

Возможно, вы удивитесь, узнав, что вы можете собрать акустический левитатор дома. Группа исследователей написала инструкции и сняла видео, объясняющее необходимые шаги [2–4]. Основными необходимыми частями являются громкоговорители, усилитель и генератор сигналов (рис. 3). Это те же самые детали, из которых состоит радио или любая звуковая система. Во-первых, генератор сигналов создает волну в виде электрического сигнала. Сигнал усиливается усилителем и подается на громкоговорители. Если электрический сигнал увеличивается, громкость, исходящая от громкоговорителей, увеличивается. Это именно то, что происходит, когда вы увеличиваете громкость автомобильного радио.

• Рисунок 3. Акустический левитатор, который можно собрать дома.
• (A) Компоненты платы драйвера включают в себя компьютер Arduino, который генерирует электрическую волну, и усилитель для усиления волны. Этот электрический сигнал отправляется на массив ультразвуковых громкоговорителей, собранных в форме чаши. Левитатор может питаться от батарейки или бытовой электросети. (B) Карта распределения громкости. Желтый — громкий, черный — тихий, а красный — между ними. Левитируемые объекты находятся в тихих областях, удерживаемые громкими областями сверху и снизу (Изображение предоставлено: [3], CC BY).

Динамики, используемые в левитаторе, немного особенные, потому что они излучают ультразвук. Изначально они были созданы как датчики парковки для автомобилей, но мы переделали их в ультразвуковые громкоговорители. Если мы соединим достаточное их количество вместе и снабдим их достаточно сильными электрическими сигналами, мы сможем создать достаточно громкий звук для левитации. В этом эксперименте используется ультразвук, поэтому люди не могут его услышать. Это делает эксперимент тихим для людей. Но в области, где происходит левитация, молекулы воздуха сильно трясутся.

При сборке левитатора важно получить правильную схему тихих и громких областей. В самодельном левитаторе это делается путем размещения динамиков в двух фокусирующих чашах, которые концентрируют энергию в точку. Когда две чаши обращены друг к другу, формируется повторяющийся узор из тихого и громкого звука. Это известно как стоячая волна , и она формируется, когда волны встречаются и смешиваются друг с другом в процессе, называемом интерференцией . Вы можете сами создать стоячую волну, покачав скакалку или пружинку. При определенных скоростях тряски вы видите постоянную структуру сильно вибрирующих частей и неподвижных частей. Этот шаблон как раз и нужен для левитации, при этом объекты левитируют в любой из тихих областей.

Каковы применения акустической левитации?

До сих пор ученые и инженеры, интересующиеся акустической левитацией, вкладывали большую часть своих усилий в левитацию объектов размером всего несколько миллиметров, таких как насекомые или электронные компоненты. Удержание насекомых и других живых существ на месте позволяет нам внимательно изучать их под микроскопом, не прикасаясь к ним, что важно, если они очень хрупкие. Мы также можем левитировать мелкие детали, используемые для создания мобильного телефона, используя левитирующее устройство, чтобы поднимать их и перемещать из одного места в другое, как робот-манипулятор.

Акустическая левитация также может быть использована для манипулирования даже более мелкими объектами, такими как живые клетки. Эти устройства используются как микроскопические захваты. Одно особенно интересное применение — тканевая инженерия, в которой ученые пытаются найти способы воссоздания кожи или мышц. В этом случае устройство акустической левитации используется для расположения клеток в определенные узоры. Клетки недавно были собраны в линии, чтобы сформировать новый кусок мышцы [5]. Было показано, что мышцы, выращенные этим новым способом, лучше, чем мышцы, выращенные любым другим известным лабораторным методом.

Будущее акустической левитации

В ближайшие несколько лет можно ожидать захватывающих открытий в области акустической левитации. Теперь, когда акустическая левитация использовалась для создания простых тканей, таких как мышцы, следующим шагом будет использование ее для сборки более сложных структур, таких как искусственные сердца. Подобные идеи потребуют от инженеров тесного сотрудничества с медицинскими исследователями.

Что может быть возможно с точки зрения левитации более крупных объектов? Возможно ли когда-нибудь левитировать людей? Хотя в это трудно поверить, левитация людей теоретически возможна — нам просто нужно издавать достаточно громкий звук на площади размером с человека. Расчеты показывают, что самые громкие из когда-либо созданных громкоговорителей позволили бы нам поднимать в воздух лягушек. Нет никаких причин, по которым нельзя было бы сделать еще более громкие громкоговорители при наличии воли и денег! если можно тебе нравится левитировать?

С помощью акустической левитации были подняты многие мелкие насекомые и даже рыбы. Они также были тщательно изучены под микроскопом и оказались целыми и невредимыми. Чтобы левитировать более крупные объекты, нужен более громкий звук, а значит больше энергии. Опасность в том, что энергия должна куда-то уйти, и она может быть поглощена предметами или воздухом вокруг предметов. Вся эта энергия может привести к резкому и быстрому нагреву, что может быть вредным. Помимо этой опасности нагревания, влияние таких громких звуков на живые существа просто неизвестно. Итак, хотя акустическая левитация человека возможна в теории , нам еще предстоит проделать работу, прежде чем мы сможем сделать это безопасно.

Глоссарий

Акустическая левитация : ↑ Использование высокоамплитудных звуковых волн для преодоления гравитации и удержания объектов в воздухе.

Массив : ↑ Многие источники используются вместе для создания комбинированного эффекта. Этот термин применим к любому источнику энергии, но здесь мы используем его для обозначения набора громкоговорителей, каждый из которых способствует созданию громкого звука в определенной точке.

Децибел (дБ) : ↑ Международная единица измерения громкости звука. Например, обычный разговор — 60 дБ, полицейская сирена — 120 дБ, фейерверк или очень громкая музыка — 140 дБ.

Ультразвук : ↑ Звук с частотой выше 20 кГц. Это типичный верхний предел слуха для здоровых взрослых людей. Многие животные, такие как кошки, летучие мыши, насекомые и дельфины, могут слышать эти звуки.

Диамагнитная левитация : ↑ Использование очень сильных магнитных полей для намагничивания материалов и последующего удержания их в воздухе. Этот эффект использовался для левитации живых существ, таких как маленькая лягушка.

Стоячая волна : ↑ Волна, имеющая фиксированную структуру высоких и низких амплитуд. В этом можно убедиться, покачав слинки вверх-вниз с нужной скоростью. Вы увидите ряд точек, где слинки неподвижны, а между ними другие точки, где слинки бешено движется.

Интерференция : ↑ Результат смешения двух или более волн любого типа. Бросьте два камня в пруд. Круговые волновые волны будут распространяться. Когда они смешиваются, это называется интерференцией.

Конфликт интересов

Автор заявляет, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Каталожные номера

[1] ↑ Берри М.В., Гейм А.К. 1997. О летающих лягушках и левитронах. Евро J Физ. 18: 307–13. дои: 10.1088/0143-0807/18/4/012

[2] ↑ Марзо, А. Инструкции по созданию собственного акустического левитатора . Доступно в Интернете по адресу: https://www.instructables.com/Acoustic-Levitator/

.

[3] ↑ Марзо А., Барнс А. и Дринкуотер Б. В. 2017. TinyLev: одноосный акустический левитатор с несколькими излучателями. Rev Sci Instru. 88:085105. дои: 10.1063/1.4989995

[4] ↑ Марзо А., Калеап М. и Дринкуотер Б. В. 2018. Акустические виртуальные вихри с регулируемым орбитальным угловым моментом для захвата частиц Ми. Phys Rev Lett. 120:044301. doi: 10.1103/PhysRevLett.120.044301

[5] ↑ Armstrong, JPK, Puetzer, JL, Serio, A., Guex, A.G., Kapnisi, M., Breant, A., et al. (2018). Инженерия анизотропной мышечной ткани с использованием акустического клеточного паттерна. Adv Mater. 30:1802649. doi: 10.1002/adma.201802649

часов: ученый объясняет, как левитировать объекты с помощью звука | Currents

Перейти к основному содержанию

• Currents
• |
• Сезон 1
• |
• Эпизод 30

Хотите верьте, хотите нет, но левитирующие объекты — это не только предмет научной фантастики и магических шоу. На самом деле существует множество различных форм левитации, в том числе так называемая акустическая левитация, которая использует мощные звуковые волны для захвата объектов в воздухе. WIRED поговорил с физиком из Аргоннской национальной лаборатории, чтобы узнать, как работает акустическая левитация и для чего она используется.

, выпущенный 23.01.2020

UP Следующая

• Как дискотек использует свет для борьбы с суперпогнутыми хищниками

• Архитектор объясняет, как дома могут быть 3D напечатаны на Mars and Gell

  .

• Ученый объясняет, как редкая генетика позволяет некоторым спать только 4 часа в сутки0022

• Возможна ли невидимость? Изобретатель и физик объясняют

• Ученый объясняет, почему ее лаборатория научила крыс управлять крошечными автомобилями

• Миколог объясняет, как плесень может решить мазии

• 99494949494944444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444. Предел был нарушен

• Исследования показывают, что кошки любят своих владельцев не меньше собак

• Исследователь объясняет видео DeepFake

• Ученый объясняет, как изучить метаболизм ультра -высоких летающих гусей

• Охотники за ураганом

  9944499944444444449994444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444419ENARSHANS.

• Биохакер объясняет, почему он превратил свою ногу в горячую точку0095

• Билл Най объясняет, что наука, стоящая за солнечным парусным спортом

• Ученый для жизни объясняет, почему эти молитвы носят 3D -бокалы

• Why Cities.

  Карта ученого объясняет изменение климата

• Ученый объясняет, как будет работать добыча полезных ископаемых на Луне

• Ученый объясняет, как она сделала редкие кадры с гигантским кальмаром

• Доктор объясняет, как солнцезащитный крем влияет на ваше тело

• «Очень странные дела» приобретают новый торговый центр! Но сегодня торговые центры умирают. Что случилось?

• Человеческая выносливость может быть ограничена нашим чутьем

• Встречайте первых студентов колледжа, запустивших ракету в космос

• Scientist Explains Why Dogs Can Smell Better Than Robots

• A Harvard Professor Explains What the Avengers Can Teach Us About Philosophy

• NASA Twin Study: How Space Changes Our Bodies

• Что изображение черной дыры означает для исследователей

• Ученый объясняет, как левитировать объекты с помощью звука

• Почему ученым и художникам нужны самые черные вещества на Земле

• Биолог объясняет, как дроны, ловящие «сопли» китов, помогают исследованиям

• Доктор объясняет, что вам нужно знать о коронавирусе

• Художник по визуальным эффектам назвал номинантов на лучшие визуальные эффекты этого года

• Как врачи на Земле обработали сгустку крови в пространстве

• Ученый объясняет, почему некоторые кошки едят человеческие корпусы

• Эксперт голосования.

  

  Доктор объясняет, что вам нужно знать о пандемиях

• Врач скорой помощи объясняет, как они справляются с Covid-19

• Почему эта карта вкуса неверна

• Вопросы и ответы: что дальше в связи с пандемией коронавируса?

• Почему в неволе тигры нельзя вновь вновь введены в дикий

• Как Covid-19 Иммунитет сравнивается с другими болезнями

• 5 ошибок, чтобы избежать AS Trap We Trak Id oT a Trak Iid.

• Как этот аппарат искусственной вентиляции легких может сохранить жизнь пациентам с Covid-19

• Why NASA Made a Helicopter for Mars

• Theoretical Physicist Breaks Down the Marvel Multiverse

• Former NASA Astronaut Explains Jeff Bezos’s Space Flight

• Physics Student Breaks Down Гимнастика Физика

• Как выглядят города под микроскопом?

• Внутри крупнейшей шахты биткойнов в США

• Как кофеин разжигал историю

• Как снимаются временные снятия грибов

• Почему вы не выносите в ловушку.

  t Melt

• Как 250 камер снимали «Демонический» Нила Бломкампа

• Как мем-детективы останавливают мошенничество с NFT

• 2
  

  94 Как Disney разработал роботизированный паук-мужчина

• Как онлайн-группы заговора сравниваются с культами

• Dune Designers Costumers.

• Почему ученые проводят стресс-тестирование тихоходок

• Каждый прототип, который привел к созданию реалистичного протеза руки

• Почему туалет нуждается в обновлении

• Как развиваются животные из-за изменения климата

• Как останавливаются фильмы Aardman

  9005

19419944444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444. Астероиды

• Мы живем в симуляции?

• Внутри путешествия морского контейнера (и почему цепочка поставок так надежна)

• Наука о медленном старении

• Как носовые мазы Мозговой чип Neuralink

• Каждый прототип для создания робота-гуманоида

• Химик рассказывает, как работают домашние тесты на Covid

• A Timeline of Russian Cyberattacks on Ukraine

• VFX Artist Breaks Down Oscar-Nominated CGI

• Why Smartphone Night Photos Are So Good Now

• We Invented the Perfect WIRED Autocomplete Glue

• Как создавались визуальные эффекты «Все везде и сразу»

• Как собаки эволюционировали вместе с людьми

• Как архитектор Redesigns NYC Streets

• Эксперт по викингу разбивает Northman Wirons

  9005

• Дж.

  

  Как А.И. Меняет Голливуд

• Как мусор попадает из мусорных баков на свалки

• Ветеринар объясняет, как предотвратить тревогу разлуки с домашним животным

• The Science Behind Genetically Modified Mosquitoes

• How Scientists & Filmmakers Brought Prehistoric Planet’s Dinosaurs to Life

• All the Ways Google Gets Street View Images

• How Public Камеры распознают и отслеживают вас

• Как создавалась роботизированная машина доставки Nuro

• Биолог объясняет непредвиденное происхождение перьев в моде

• Хирурги разрывают разделение подключенных близнецов

• ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ПИЛОВЫЕ ПИЛОВОЙ ВВС.

• Лучшее на выставке CES 2021

• Эксперт в области здравоохранения объясняет, что вам нужно знать о карантине

• Ученый объясняет, как люди могут впадать в спячку, как медведи

• Может ли в США произойти ядерная катастрофа уровня Чернобыля?

• Нейробиолог объясняет воздействие ASMR на мозг и тело

• Почему лучшие ученые притворяются астероидом.

  0095

• Билл Най Слома Уэбб Телескоп Космические изображения

• Как этот гуманоидный робот был спроектирован

• Каждый трюк. Профессионал. Биологи планируют выращивать растения на Луне.0095

ЗВУКОВАЯ ЛЕВИТАЦИЯ

Этот проект Kickstarter — первый в моей серии, который научит вас науке, необходимой для разработки ваших собственных технологий в конкретной области интересов.

Этот проект посвящен ЗВУКУ и, что более важно, ультразвуковой левитации. Нет, это не какая-то свободная энергия или антигравитационный трюк. Это настоящая наука, которая работает, и видео доказывают это.

Я всегда был очарован звуком, и, экспериментируя с одним из моих предыдущих проектов Kickstarter, Soundlazer, я наткнулся на удивительный принцип ультразвуковой левитации.

Я был удивлен, обнаружив, что в Интернете нет комплектов или готовых схем, поэтому я решил представить этот проект сообществу Kickstarter.

Обычные звуковые волны могут быть достаточно мощными, чтобы вызывать скопление пыли в форме, соответствующей узлам акустической волны. Стереодинамик в комнате может вызывать вибрацию предметов, а иногда и поломку.

Эти способности ничто по сравнению с силой звуковой левитации. Требуется гораздо меньше усилий, чтобы повлиять на то, где оседает пыль, или разбить стекло, чем для того, чтобы заставить объекты бросить вызов законам гравитации. Увеличение амплитуды акустической волны делает звук громче, но не влияет на форму волны и не делает ее более мощной.

Поднять объекты со звуком можно, направив ультразвуковой луч на отражатель. С небольшой регулировкой можно добиться желаемой стоячей волны, как показано на рисунке. Ультразвуковая левитация — увлекательное явление, которое интересно и познавательно исследовать.

Муравей подвешен в антигравитационном поле звуковой левитационной машины.

Считается, что жрецы Дальнего Востока умели поднимать в высокие горы тяжелые валуны с помощью звуков музыкальных барабанов. Звуковые волны, создаваемые группой из более чем 200 человек, были направлены таким образом, что создавался антигравитационный эффект, и камни поднимались на гору более чем на 250 футов. Шведский врач, который учился в Оксфордском университете, провел обширное исследование этого удивительного подвига и, как говорят, был свидетелем того, как эти монахи левитировали множество камней и валунов.

Необходимо соблюдать меры предосторожности при работе с ультразвуковыми устройствами, достаточно мощными для левитации. Они могут создавать волны давления, разрушающие уши, за пределами диапазона человеческого слуха. Рекомендуется ограничить длительное воздействие волны давления или носить беруши. Именно из-за этого мощного акустического излучения звуковое давление может стать достаточно сильным, чтобы преодолеть притяжение земли. Чрезвычайно интенсивный звук является ключом к акустической левитации — преобразователи во многих акустических или ультразвуковых системах левитации могут производить звуки мощностью более 150 децибел (дБ). Обычный разговор составляет около 60 дБ, громкий ночной клуб приближается к 110 дБ, а уровень звукового давления реактивного двигателя может достигать более 120 дБ. Каждое увеличение на 3 дБ означает удвоение уровня звука.

Эта машина звуковой левитации здесь на Kickstarter производит ультразвуковую волну 28 000 циклов в секунду с длиной волны 12,14286 миллиметров. Он использует мощность до 70 Вт для создания интенсивной звуковой волны, достаточно мощной для левитации объектов.

Посмотрите на антигравитационные звуковые волны в действии!

На Земле и в космосе области высокого давления чуть ниже узла ультразвукового сигнала должны быть достаточно большими, чтобы поддерживать плавающий объект. Левитирующий объект должен иметь размеры от одной трети до половины длины волны звука. Ультразвуковое поле недостаточно велико, чтобы поддерживать объекты размером более половины длины волны или около 6 мм в диаметре в случае с нашей машиной звуковой левитации. Чем выше частота звука, тем короче длина волны и, следовательно, меньше диаметр объекта, который можно левитировать.

Допустим, мы хотим построить какое-нибудь антигравитационное устройство или даже ховерборд, как мы видим в кино. Чтобы сделать это, нам потребуются десятки или сотни ультразвуковых преобразователей, производящих очень определенные длины волн и отраженные лучи на точном расстоянии. Возможно, это даже невозможно с учетом сегодняшних технологий, но нет ничего плохого в том, чтобы экспериментировать и пытаться увидеть, к чему приведут наши исследования.

Фотография прототипа ховерборда, над которым мы работаем. Это забавный проект «что, если», и кто знает, куда он нас приведет. Ультразвуковые преобразователи крепятся к нижней части платы. Когда подается сигнал, они создают поверхность без трения, но этого недостаточно, чтобы поднять доску. На данный момент мы обнаружили, что потребуется намного больше преобразователей и, возможно, даже 1,21 джигаватт мощности!

Или, в данном случае, просто попытка создать технологию, которая могла бы привести к настоящей работающей антигравитационной платформе или ховерборду. Теоретически, имея достаточную мощность и правильные преобразователи для создания огромного звукового давления, вы могли бы поднимать тяжелые предметы с земли. Наука и математика, необходимые для этого, сложны, но я надеюсь, что этот проект заставит людей задуматься о том, что потребуется для достижения этой цели. Возможно, однажды у нас будет плавающий скейтборд, о котором мы все мечтали с тех пор, как увидели его на большом голливудском экране. Если нет, то, по крайней мере, нам было весело учиться по пути.

Извините, но мне нравится создавать проекты, в которых интернет-сообщество вынуждено использовать свой мозг. Как всегда, я даю вам основу, но ваша задача — продвинуть этот проект еще дальше. Мы все хотим услышать, что вы будете делать с этой технологией в будущем, и надеемся, что вы поделитесь ею со всеми нами.

Некоторые из возможностей для этой технологии и проекта могут включать:

• Ховерборд
• Торговые витрины
• Устройство для перемещения мебели и тяжелых предметов
• Подшипники качения
• Транспорт
• Проекты научной ярмарки
• и более…

Комплект Sonic Levitation

включает в себя блок питания, плату драйвера, ультразвуковой преобразователь и подставку для отражателя.

Сердцем звуковой левитационной машины является уникальная электронная плата драйвера, которая питает ультразвуковой преобразователь. Этот тип платы никогда не был доступен в виде комплекта или сборки до этого проекта Kickstarter. В отличие от типичных плат драйверов преобразователей с частотой 28 кГц, эта конструкция обеспечивает чистую энергию, необходимую для левитации объектов. Он производит сверхчистую ультразвуковую волну, которую вы можете ясно видеть на демонстрациях с сухим льдом. Требуется некоторая сборка с использованием отвертки, но вся электроника поставляется полностью собранной и протестированной.

Я надеюсь, что вы присоединитесь ко мне в этом последнем проекте и узнаете об этой захватывающей технологии. Даже если у вас нет опыта работы с электроникой, большинство вознаграждений работают прямо из коробки. Заходи и присоединяйся ко мне в этом путешествии, чтобы открыть для себя что-то новое.

Все исходные файлы, включая схемы и списки деталей, прилагаются к каждому залогу.