Uzay boşluğuna girmediğiniz sürece, ses her gün etrafınızda. Ama çoğu zaman, muhtemelen fiziksel bir varlık olarak düşünmüyorsun. Sesleri duyarsınız; Onlara dokunmuyorsun. Tek istisnalar, yüksek sesli gece kulüpleri, pencere sallanan hoparlörler ve böbrek taşlarını ufalayan ultrason makineleri olan arabalar olabilir. Ama o zaman bile, muhtemelen sesin kendisinin ne olduğunu düşündüğünüzü düşünmüyorsun, ama sesin diğer nesnelerde yarattığı titreşimler gibi.
Bu kadar somut olmayan bir şeyin nesneleri kaldırabileceği fikri inanılmaz görünebilir, ama gerçek bir fenomen. Akustik levitasyon Katıların, sıvıların ve ağır gazların yüzmesine neden olmak için ses özelliklerinden yararlanır. İşlem normal veya azaltılmış yer çekimi ile gerçekleşebilir. Başka bir deyişle, ses, Dünya'daki veya uzayda gazla dolu muhafazalarda nesneleri kaldırabilir.
Akustik kaldırma özelliğinin nasıl çalıştığını anlamak için, önce biraz hakkında bilgi sahibi olmanız gerekir. Yerçekimi, hava ve ses. İlk, yerçekimi bir güçtür Bu nesnelerin birbirini çekmesine neden olur. Yerçekimini anlamanın en basit yolu Isaac Newton'un evrensel çekim yasasıdır. Bu yasa evrendeki her parçacığın diğer her parçacığı kendine çekeceğini belirtmektedir. Bir nesne ne kadar büyük olursa, diğer nesneler de o kadar güçlü olur. Daha yakın nesneler, birbirlerini daha güçlü bir şekilde çekerler. Dünya gibi devasa bir nesne, ağaçlara asılı elmalar gibi, ona yakın olan nesneleri kolayca çeker. Bilim adamları, bu çekiciliğe neyin neden olduğuna tam olarak karar vermediler, fakat evrenin her yerinde var olduğuna inanıyorlar.
İkinci, hava bir sıvıdır Bu aslında sıvıların yaptığı gibi davranır. Sıvılar gibi, hava birbirine göre hareket eden mikroskobik parçacıklardan oluşur. Hava da su gibi hareket eder - aslında havada aerodinamik testler sualtında yerine sular altında gerçekleşir. Gazlar içindeki parçacıklar, hava oluşturanlar gibi, basitçe ayrılırlar ve sıvılardaki parçacıklardan daha hızlı hareket ederler.
Üçüncü, ses bir titreşimdir Bir gaz, sıvı veya katı bir nesne gibi bir ortamdan geçiyor. Bir sesin kaynağı, çok hızlı hareket eden veya değişen şekillerde bir nesnedir. Örneğin, bir zile çarptığınızda, zil havada titreşir. Zilin bir tarafı dışarıya doğru hareket ettiği için, hava moleküllerini havaya doğru iter, bu da havadaki bölgedeki basıncı arttırır. Bu yüksek basınç alanı bir sıkıştırma. Zilin yanından içeri girdiği zaman, molekülleri birbirinden ayırır. seyreltme. Zil, daha sonra tekrar eden bir dizi kompresyon ve nadir işlemler yaratarak süreci tekrarlar. Her tekrar birdir dalga boyu ses dalgasının
Ses dalgası hareket eden moleküller etrafındaki molekülleri itip çekerken hareket eder. Her molekül, sıradaki kişiyi sırayla hareket ettirir. Moleküllerin bu hareketi olmadan, ses hareket edemedi, bu yüzden vakumda ses yok. Sesin temelleri hakkında daha fazla bilgi edinmek için aşağıdaki animasyonu izleyebilirsiniz.
Bu içerik bu cihazda uyumlu değil.
Akustik levitasyon kullanır ses üzerinden seyahat akışkan - genellikle bir gaz - kuvvetini dengelemek Yerçekimi. Yeryüzünde bu, nesnelerin ve malzemelerin havada desteklenmemesine neden olabilir. Uzayda nesneleri hareketsiz tutabilir, böylece hareket etmiyor ya da sürüklenmiyor.
Süreç, ses dalgalarının özelliklerine, özellikle yoğun ses dalgalarına dayanır. Ses dalgalarının bir sonraki bölümde nesneleri nasıl kaldırabileceğine bakacağız.
Temel bir akustik levitator iki ana bölümden oluşur - güç çeviricises yapan titreşimli bir yüzey olan reflektör. Genellikle, dönüştürücü ve reflektör var içbükey Sesi odaklamaya yardımcı olacak yüzeyler. Bir ses dalgası dönüştürücüden uzaklaşır ve reflektörden fırlar. Bu gezici, yansıtma dalgasının üç temel özelliği, nesnedeki nesneleri askıya almasına yardımcı olur.
İlk olarak, dalga, tüm sesler gibi, bir uzunlamasına basınç dalgası. Uzunlamasına bir dalgada, dalgadaki noktaların hareketi, dalganın hareket ettiği yöne paraleldir. Gergin bir Sinsi çekişin bir ucunu itip çekip çekmediğini görmen gereken bir hareket. Ancak çoğu illüstrasyon sesi enine Dalgalığın bir ucunu hızlıca yukarı ve aşağı hareket ettirirseniz göreceğiniz şey dalgadır. Bunun nedeni, enine dalgaların uzunlamasına dalgalardan daha kolay görselleştirilmesidir.
İkincisi, dalga yüzeylerden sıçrayabilir. Takip ediyor yansıma yasası, ki bunu geliş açısı - Bir şeyin bir yüzeye çarptığı açı - eşittir yansıma açısı - Yüzeyden çıktığı açı. Başka bir deyişle, bir ses dalgası, yüzeye çarptığı aynı açıdaki bir yüzeyden sıçrar. 90 derecelik bir açıyla bir yüzey kafasına çarpan bir ses dalgası, aynı açı ile doğrudan geri yansır. Dalga yansımasını anlamanın en kolay yolu, bir uçta bir yüzeye bağlı olan bir Sinsi hayal etmektir. Eğer Slinky'nin serbest ucunu aldıysanız ve hızlıca yukarı ve aşağı hareket ettirdiyseniz, bir dalga yay uzunluğunu hareket ettirirdi. Yayın sabit ucuna ulaştığında, yüzeyden yansıyacak ve size doğru geri dönecektir.Aynı şey yayı bir uç itip çekerseniz, uzunlamasına bir dalga oluşturur.
Son olarak, bir ses dalgası bir yüzeyden yansıdığında, kompresyonları ve nadir işlemler arasındaki etkileşime neden olur. girişim. Diğer kompresyonları karşılayan kompresyonlar birbirini güçlendirir ve nadir olayları karşılayan kompresyonlar birbirini dengeler. Bazen, yansıma ve girişim bir araya getirmek için birleştirilebilir durağan dalga. Ayakta duran dalgalar bir yerden diğerine seyahat etmek yerine, ileri ve geri hareket eder veya bölümlerde titreşir. Bu durgunluk yanılsaması, isimlerini dalgaları ayakta tutan şeydir.
Ayakta duran ses dalgaları tanımlanmıştır düğümleriveya minimum basınç alanları ve antinodeveya maksimum basınç alanları. Ayakta duran dalga düğümleri, akustik kaldırma özelliğinin kalbinde yer alır. Kayalar ve rapids ile bir nehir düşünün. Su nehrin bazı kısımlarında sakin ve diğerlerinde çalkantılı. Yüzen enkaz ve köpük, nehrin sakin kısımlarında toplanır. Yüzen bir cismin nehrin hızlı hareket eden kısmında kalması için suyun akışına karşı demirlenmeli veya itilmelidir. Bu aslında, akustik bir levitatorın, su yerine bir gazın içinden geçerek sesini kullanmasıdır.
Bir yansıtıcıyı bir transdüktörden uzak mesafeye yerleştirerek, akustik levitator bir ayakta dalga oluşturur. Dalganın yönelimi yerçekimi çekişine paralel olduğunda, durağan dalganın kısımları sabit bir aşağı doğru basınca sahiptir ve diğerleri sabit bir yukarı yönlü basınca sahiptir. Düğümler çok az baskı altında.
Yer çekiminde, az yer çekimi olan yerlerde, yüzer parçacıklar, durgun ve hala durağan dalgaların düğümlerini toplarlar. Yeryüzünde, nesneler düğümlerin hemen altında toplanır. akustik radyasyon basıncıveya bir ses dalgasının bir yüzey üzerinde uygulayabileceği basınç miktarı, yer çekimi çekişini dengeler.
Nesneler, yer çekiminin etkisine bağlı olarak ses alanı içinde biraz farklı bir alanda durmaktadır.Bu miktardaki basıncı sağlamak için sıradan ses dalgalarından daha fazlasını gerektirir. Bir sonraki bölümde akustik bir levitatordaki ses dalgaları hakkında özel olanlara bakacağız.
Doğrusal Olmayan Ses için Diğer Kullanımlar
Bazı tıbbi prosedürler doğrusal olmayan akustik dayanmaktadır. Örneğin, ultrason görüntüleme, doktorların rahmindeki bebekleri muayene etmesine veya iç organları görmesine izin vermek için doğrusal olmayan etkiler kullanır. Yüksek yoğunluklu ultrason dalgaları da böbrek taşlarını ufalayabilir, iç yaralanmaları ortadan kaldırabilir ve tümörleri yok edebilir.
Sıradan duran dalgalar nispeten güçlü olabilir. Örneğin, bir hava kanalında duran bir dalga, dalganın düğümlerine karşılık gelen bir modelde toz birikmesine neden olabilir. Bir oda boyunca yanyana duran bir dalga, yolundaki nesnelerin titremesine neden olabilir. Düşük frekanslı durağan dalgalar da insanların gergin veya şaşkın hissetmelerine neden olabilir - bazı durumlarda araştırmacılar onları insanlara musallat olduklarını bildiren binalarda bulurlar.
Fakat bu yetenekler, akustik havaya yayılmaya kıyasla küçük patateslerdir. Tozun nereye gittiği veya yerdeki nesneleri kaldırması gerektiğinden bir camı kırdığı yeri etkilemek çok daha az çaba gerektirir. Sıradan ses dalgaları ile sınırlıdır doğrusal doğa. Dalganın genliğini artırmak, sesin daha yüksek olmasına neden olur, ancak dalga formunun şeklini etkilemez veya fiziksel olarak daha güçlü olmasına neden olur.
Bununla birlikte, son derece yoğun sesler - insan kulağına fiziksel olarak acı veren sesler gibi - genellikle doğrusal olmayan. Yolculuk yaptıkları maddelerde orantısız olarak büyük tepkilere neden olabilirler. Doğrusal olmayan bazı etkiler şunlardır:
Doğrusal olmayan akustik karmaşık bir alandır ve bu etkilere neden olan fiziksel fenomenlerin anlaşılması zor olabilir. Fakat genel olarak, doğrusal olmayan etkiler, daha sessiz bir sesden daha güçlü bir ses oluşturmak için birleşebilir. Bu, bir dalga akustik radyasyon basıncının yer çekimi çekişini dengeleyecek kadar güçlü hale gelebileceğinden dolayıdır. Yoğun ses, akustik havaya yayılmanın merkezinde yer alır - birçok levitatordaki transdüserler, 150 desibelden (dB) fazla ses üretir. Normal konuşma yaklaşık 60 dB'dir ve yüksek bir gece kulübü 110 dB'ye daha yakındır.
Nesneleri ses ile desteklemek, yansıtıcıda yüksek güçlü bir dönüştürücüyü hedeflemek kadar basit değildir. Bilim adamları ayrıca istenen ayakta dalga oluşturmak için doğru frekanstaki sesleri kullanmalıdır. Herhangi bir frekans, doğru hacimde doğrusal olmayan etkiler üretebilir, ancak çoğu sistem, insanların duyması için çok yüksek teçhizatlı ultrasonik dalgalar kullanır. Dalgaların sıklığına ve hacmine ek olarak, araştırmacılar ayrıca başka faktörlere de dikkat etmelidir:
Bu, küçük nesnelerin bir yüzeyden birkaç santimetre uzakta askıya alınması için gereken çok iş gibi görünebilir. Küçük nesneleri - hatta küçük hayvanları - desteklemek, kısa bir mesafe de nispeten işe yaramaz bir uygulama gibi gelebilir. Bununla birlikte, akustik kaldırma, hem zeminde hem de uzayda çeşitli kullanımlara sahiptir. Burda biraz var:
Araştırmacılar, levitasyon sistemleri ve akustik levitasyon için yeni uygulamalar için yeni kurulumlar geliştirmeye devam ediyor. Araştırmaları, sesleri ve ilgili konuları hakkında daha fazla bilgi edinmek için bir sonraki sayfadaki bağlantılara göz atın.
Diğer Levitator Kurulumları
Bir transdüser ve bir reflektöre sahip bir levitator, nesneleri askıya alabilirse de, bazı kurulumlar stabiliteyi artırabilir veya harekete izin verebilir. Örneğin, bazı levitatorler X, Y ve Z eksenleri boyunca konumlandırılmış üç çift transdüser ve reflektöre sahiptir. Diğerleri bir büyük vericiye ve bir adet küçük, hareketli reflektöre sahiptir; askıya alınmış nesne, reflektör hareket ettiğinde hareket eder.
👉 Manyetik levitasyon, bir nesnenin manyetik alanlar kullanılarak yerçekimine karşı yükseltilmesi veya süzülmesi işlemidir. Manyetik kuvvet, yerçekimi ivmesinin ve diğer ivmelerin etkilerine karşı koymak için kullanılır.
👉 MAGLEV TRENLERİTren tamamen yerden yüksekte olduğundan yer ile olan sürtünme ortadan kalkacağından hareket oldukça rahat ve hızlıdır. Alt alta konumlandırılmış iki mıknatıstan biri manyetik itme kuvveti ile diğerinin üzerinde hiçbir şeye temas etmeden havada durabilir, bu prensibi maglev treninde kullanılır.
👉 Manyetik LevitasyonLevitasyon çeşitlerinde en yaygını manyetik levitasyondur. Manyetik levitasyon, bir iletken cismin manyetik alanda etkileşime girmesi sonucu çeşitli kuvvetler ile havada asılı kalmasıdır.Кеш
👉 Elektrostatik Levitasyon cisimlerin elektrik alanı kullanarak yer çekimi kuvvetine karşı pozisyon almaları durumudur. Yazımın odağındaki Manyetik Levitasyon ise elektrik alan yerine manyetik alandan yararlanarak bu olayın gerçekleşmesidir.
👉 Kuantum Levitasyon ( kuantum kilitlenme ) , süperiletken cisimlerin kuantum fiziği yardımıyla havada asılı kalmaları durumu.
👉 Levitasyon (Latinceden levitas "hafiflik") veya kaldırma, bir nesnenin mekanik olarak desteklenmeden dengeli bir konumda tutulduğu süreçtir.
Bu kadar somut olmayan bir şeyin nesneleri kaldırabileceği fikri inanılmaz görünebilir, ama gerçek bir fenomen. Akustik kaldırma özelliğinin, katıların, sıvıların ve ağır gazların yüzmesine neden olmak için sesin özelliklerinden nasıl faydalandığını öğrenin.