Акустическая левитация в домашних условиях

Акустическая левитация возникает, когда давление, создаваемое звуковыми волнами, передвигает тело с одной точки на другую. Этот феномен известен давно, но раньше речь шла о передвижении всего одного объекта. Способы не просто поднимать над поверхностью, но и перемещать объект в стороны, и вовсе появились совсем недавно.

Однако теперь исследователи из Испании и Великобритании достигли нового прорыва в этой необычной области физики. Они создали устройство, способное перемещать не один, а сразу несколько объектов — и все в разном направлении! Работу проводили инженеры-механики Асиер Марзо из Государственного университета Наварры в Памплоне и Брюс Дринкуотер из Университета Бристоля в Великобритании.

Новый аппарат получил название «голографический акустический пинцет» (HAT) и может быть востребован в самое ближайшее время — к примеру, в фармацевтике, где для стерильности порой необходимо перемещать вещество без физического контакта. Принцип работы устройства основан на аналогичной голографической технологии, в которой вместо излучателей звуковых волн выступают лазеры. Они тоже могут создать в воздухе определенную конфигурацию объектов в трех измерениях, но подходят далеко не для всех материалов — хотя бы потому, что испускаемым потокам фотонов необходима прозрачная среда, да и манипулировать они могут лишь частицами микрометрового размера.

HAT призван исправить этот недостаток. Он состоит из 256 динамиков, при этом диаметр каждого составляет примерно 1 см. Они обращены друг к другу через интервалы в 23 см и работаю с частотой порядка 40 килогерц. Человеческое ухо не в состоянии уловить столь высокий звук (мы улавливаем от 64 герц до 23 килогерц), а вот собакам и кошкам новое изобретение явно не по нраву.

В результате звуковые волны создают давление, достаточное для того, чтобы в воздух взлетело до 25 отдельных объектов. Сложная решетка звуковых волн позволяет манипулировать ими как угодно — лишь бы звук оставался постоянным. Для наглядной демонстрации ученые использовали шарики из пенопласта, которые выполнили в воздухе серию потрясающих маневров — от формирования икосаэра до протягивания нити через отверстие в ткани.

pro_vladimir

Полёты во сне и наяву: устройство для левитации теперь можно собрать в любом доме


Парить в воздухе без видимых усилий могут не только джедаи и персонажи Александра Грина. Физики уже давно окрыляют бездушную материю с помощью ультразвука, лазеров и магнитных полей. Зачем? Во-первых, это прикольно. Во-вторых, зависшие между небом и землёй предметы иногда удобнее мирно лежащих на лабораторных столах.

Обычно, чтобы рассмотреть образец в микроскоп, его кладут на предметное стекло и накрывают покровным. Какими бы прозрачными ни были эти две стеклянные пластины, часть информации всё равно теряется. Но, когда объект исследования в буквальном смысле подвешен в воздухе, отпадает надобность в этих приспособлениях.

Кроме того, парение над поверхностью позволяет создавать трёхмерные структуры, например, растить человеческие ткани, которые по понятным причинам не могут правильно сформироваться на плоской подложке. Наконец, мощная магнитная левитация обещает подарить нам транспорт будущего. Ещё бы: ведь при наземном или водном путешествии львиная доля энергии расходуется противодействие трению о поверхность.

Самый простой и дешёвый способ воспарить над миром – акустическая левитация. Каждый, кто чувствовал кожей напор звука на рок-концерте, в принципе, знаком с механизмом её действия. Правда, учёные используют не могучие басы хэви-металла, а неслышный и безвредный для человека ультразвук. На образец снизу накатываются звуковые волны, подобранные таким образом, чтобы их давление компенсировало силу тяжести. Вот и всё, образец застывает в воздухе.

Как и любое инженерное решение, всё очень просто звучит на словах и весьма нетривиально на деле. Чтобы ультразвук действительно приподнял предмет и оставил его висеть неподвижно, а не запустил куда-нибудь в стену или потолок, применяется сложное оборудование, изготовленное на заказ, работающее под высоким напряжением и требующее тщательной настройки.

Солидная лаборатория, конечно, может себе такое позволить, но о том, чтобы любознательный школьник мог изготовить собственный левитатор «на коленке», и речи быть не могло. До самого недавнего времени.

Инженеры из Университета Бристоля во главе с доктором Асьером Марсо (Asier Marzo) недавно представили устройство для левитации, которое можно собрать в домашних условиях.

Оно состоит из парковочных датчиков, электродвигателя, микроконтроллера и части, распечатанной на 3D-принтере (куда же без неё?). Пошаговую инструкцию по сборке можно найти на сайте. С помощью этого девайса можно поднимать в воздух капли жидкости, насекомых и другие мелкие объекты.

Авторы разработки надеются, что их аппарат, простой в изготовлении и использовании, позволит применять акустическую левитацию в любой, самой скромной лаборатории, даже школьной или студенческой. И потом любоваться этим занимательным явлением у себя дома за чаем, например.

Научная статья с описанием прибора опубликована в журнале Review of Scientific Instruments.

17 августа 201710:16 Анатолий Глянцев

Сила звука: акустическая левитация

Британские ученые тм физики из Университета в Бристоле разработали акустический левитатор, способный при помощи одного ультразвукового луча поднимать в воздух и удерживать объекты больше длины волны. Авторы заявили об успешном эксперименте месяц назад на страницах Physical Review Letters. Подробные данные об исследовании также опубликованы

Как сообщают физики, им удалось осуществить эксперимент, благодаря созданию акустического вихря, который заставил взлететь и удерживаться над поверхностью излучателя шар диаметром полтора сантиметра. Если вы не в курсе, то раньше длина волны была принципиальным, фундаментальным ограничением для однолучевых акустических левитаторов. Ещё раньше проблемой было само создание левитатора, использующего один луч. Для получения эффекта применяли два источника ультразвука. Тема показалась мне интересной и значимой. Под катом подробнее об акустической левитации объектов и исследовании британцев.

Несколько слов об акустической левитации

Вики определяет акустическую левитацию, как
“устойчивое положение весомого объекта в стоячей акустической волне.”
Это явление известно с 1934 года, когда его теоретически доказал Л.Кингом, позже в 1961 г. выводы о возможности явления сделаны Л.П.Горьковым.

Суть принципа, на котором работают акустические левитаторы, заключается в создании интерференции когерентных звуковых волн, которая приводит к возникновению локальных областей повышения давления. Благодаря этому тело может удерживаться в той или иной области пространства, а также перемещаться.

Ученые, которые занимаются темой акустической левитации, верят в большое будущее этого явления. Футуристические проекты предполагают подъем и перемещение различных объектов, оснащение левитаторами системы управления складами, применение в портах и на производствах. Однако до такой массы и размеров левитаторам пока очень далеко. Одна из областей, где такие устройства смогут проявить себя в ближайшее время — это фармакологические технологии, где для повышения степени очистки веществ существует необходимость в акустической левитации.
Лирическое отступление
В детстве, в далёких 90-х, мне доводилось играть в космическую цивилизационную стратегию Ascendancy. В ней планеты можно было оснащать т.н. tractor beam (захватным лучом), который был способен притягивать объекты из космоса. Удивился, когда дожил до момента изобретения похожего, пусть и миниатюрного, устройства.

Как размер перестал иметь значение

Ранние однолучевые акустические левитаторы разрабатывались различными учеными, в т.ч. Азьера Марцо (Asier Marzo) из Бристоля и бразильцем Марко Аурелио Бриццотти Андраде из университета Сан-Паулу. Они смогли добиться левитации объектов диаметром не более 4 миллиметра. Максимальный размер предметов, которые поднимал в воздух такой левитатор, должен был быть меньше длины стоячей волны.

На этот раз бристольские ученые смогли преодолеть это принципиальное ограничение, используя специальный алгоритм управления излучателями,. Благодаря системе управления излучением, полусферической форме и точному расчету мощности источников ультразвукового излучения получилось создать акустические вихри, способные удержать крупный предмет. Новый сферический левитатор объединяет 192 ультразвуковых излучателя с частотой 40 кГц (длина волны при н.у. составляет 0,87 см). Излучатели смонтированы на внутренней поверхности сферы диаметром 192 мм.
Благодаря алгоритму управления ультразвуковыми сигналами создаются несколько вихрей с одинаковой спиральностью и различными направлениями. В зоне их действия возникают локальные области высокого давления, удерживающие объект. Максимальный диаметр шара, который поднял в воздух бристольский аппарат — 1,6 см, что практически в 2 раза больше, чем длина волны, которую создает прибор. Также устройство способно изменять скорость вращения шарика, за счет изменения направления ультразвуковых вихрей.

Неожиданные двухмерные эффекты

Эксперименты ученых продемонстрировали, что при фиксации одной из координат (например, когда предмет находится на поверхности), левитатор новой конструкции способен захватывать и вращать объекты, превышающие длину волны в 5-6 раз. Этот эффект открывает новые возможности для применения устройств с акустическими вихрями. Предполагается их использование для создания центрифуг и лабораторных систем управления микро и макро частицами.

Итог

Успехи бристольской команды (Asier Marzo, Mihai Caleap и Bruce W. Drinkwater) показывают, что, вероятно, в ближайшем будущем акустические левитаторы будут применяться для создания лабораторного, а позже и промышленного оборудования.
Возможно, в обозримом будущем акустическая левитация сможет заменить магнитную, которая сегодня активно применяется для создания оригинального дизайна различных устройств, в том числе акустических систем и проигрывателей винила. Не исключено, что когда-нибудь человечество увидит и мощный акустический tractor beam (как в Ascendancy), способный фиксировать и перемещать действительно крупные объекты.

digitall_angell

Магия – это всего лишь наука. Еще одна наука, занимающаяся проблемами управления энергией, пока неизвестной людям (с)
Думаю, многие слышали о т.н. Коралловом Замке Эдварда Лидскалнинша во Флориде, который он, по основной версии, построил с помощью звуковой левитации (если не слышали, смотрим в конце поста). О строительстве различных мегалитов тоже идет не мало споров.
Вот и правдоподобная версия подоспела:
Управляемая Звуковая Левитация. Киматика-3D — Controlled Sound Levitation. Cymatics-3D
Сотрудникам Токийского университета и Технологического института Нагои удалось привести в движение мелкие объекты с помощью сложной системы акустической левитации: звуковые волны перемещали частицы полистирена диаметром от 0,6 до 2 мм в трёхмерном пространстве. Ранее предметы с помощью этой же системы удавалось двигать только в двух измерениях.
Чтобы двигать по воздуху капли воды, полистиреновые частицы, маленькие кусочки дерева и даже шурупы, понадобились четыре ряда звуковых колонок. Эти объекты перемещали во всех направлениях в пределах, допускаемых условиями эксперимента. Движение в данном случае вызывают стоячие ультразвуковые волны.
В литературе описан опыт, который можно произвести в домашних условиях: разместив над ультразвуковым генератором зажатую в руке полоску бумаги так, чтобы её свободный конец располагался в 3-5 мм над торцом стержня, нужно нажать на кнопку генератора — и кончик бумаги под воздействием звуковой волны пойдёт вверх и неподвижно зависнет над стержнем.
Аппарат, использованный в эксперименте, значительно сложнее генератора: звуковые волны частотой свыше 20 кГц, не слышные человеческому уху, исходят с четырёх сторон и пересекаются внутри ограниченного пространства.
Таким образом, они образуют перемещаемый фокус, в котором мелкий объект как бы зажимается и зависает в пространстве. Направление волн может произвольно меняться, при этом объект передвигается. Звуковая левитация — способ преодолеть земное притяжение, считают учёные. Поэтому уже сейчас устройства для акустической левитации используют такие организации, как НАСА.
***
Оккультисты давно говорят о том, что еще атланты и древние египтяне при строительстве своих святилищ умели передвигать их массивные каменные детали с помощью звука, то есть владели акустической левитацией. Современная наука пытается объяснить все с помощью сомнительных исторических реконструкций, изображающих десятки тысяч рабов, задействованных в строительстве с помощью веревок и блоков.
Как перемещали огромные глыбы, похожие на камень из комплекса Баальбек? А может вот так?
Передвижение камня с помощью звука
Летающие камни
В начале 1930-х годов шведский авиаинженер Хенри Кьельсон наблюдал в Тибете, как монахи возводили храм на скале высотой 400 метров. Камень — диаметром примерно полтора метра — дотаскивался яком до небольшой горизонтальной площадки, расположенной на 100-метровом расстоянии от скалы. Потом камень сваливали в яму, соответствующую размерам камня и глубиной 15 сантиметров.
В 63 метрах от ямы (инженер точно замерил все расстояния) стояли 19 музыкантов, а за ними — 200 монахов, располагавшихся по радиальным пиниям — по нескольку человек на каждой. Угол между линиями составлял пять градусов. Камень лежал в центре этого построения.
У музыкантов было 13 больших барабанов, подвешенных на деревянных перекладинах и обращенных звучащей поверхностью к яме с камнем. Между барабанами в разных местах размещались шесть больших металлических труб, тоже направленных раструбами к яме. Около каждой трубы стояло по два музыканта, дующих в нее по очереди. По специальной команде весь этот оркестр принимался громко играть, а хор монахов — петь в унисон. И вот, как рассказывал Хенри Кьельсон, через четыре минуты, когда звук достигал своего максимума, валун в яме сам собой начинал раскачиваться и вдруг улетал по параболе прямо на вершину скалы.
Таким способом, согласно рассказу Хенри, монахи возносили к строящемуся храму пять-шесть огромных валунов каждый час.
Будучи инженером, к тому же авиационным. Кьельсон попытался объяснить невероятное явление с точки зрения здравого смысла.
Кьельсон провел измерения всех расстояний — от ямы до скалы, от ямы до стоящих музыкантов и монахов и так далее и получил цифры, все кратные числу «ПИ», а также пропорции золотого сечения и числу 5,024 — произведению «ПИ» и золотой пропорции. Камень находился в центре окружности, образуемой оркестром и монахами, которые посылали звуковые колебания на яму — отражатель этих колебаний. Они-то и поднимали валун на 400 метров! Звуки нарастали плавно (четыре минуты, или 240 секунд), были достаточно красивыми, а колебания — гармоничными. В результате — такой вот созидающий эффект. Именно созидающий — ведь велось строительство священного храма! Камень взлетал по параболе — сначала он шел практически вертикально (колебания, отражаясь от скалы, не давали валуну к ней приближаться), потом начинал отклоняться в сторону вершины. Ближе к скале стояло меньшее количество монахов на линиях-радиусах, следовательно, колебания и их отражения были более слабыми, а к вершине их количество вообще начинало резко падать, и камень, следуя путем наименьшего сопротивления,точно попадал на место возведения святилища.
Вполне вероятно, что таким же способом древние строители пирамид и других глобальных сооружений перемещали неподъемные глыбы на значительные расстояния и большие высоты.
Триумфальный эксперимент
Физики, в общем, возможность существования управляемой акустической левитации допускали. Мало того, освоили технологию управления ею сначала в одной, а затем и в двух плоскостях.
Многим, наверное, доводилось видеть макросъемку с зависшей в воздухе каплей воды. Такие опыты производили, например, ученые из Швейцарии. Но достичь трехплоскостного управления процессом долго не удавалось никому.
И вот в январе нынешнего года специалисты из Токийского университета заставили с помощью звуковых волн парить в пространстве небольшие предметы разной формы и массы. Японские матрицы направленных звуковых излучателей, расположенные в определенных точках, позволяют передвигать их по сложным траекториям.
Сначала ученые оперировали уже привычными капельками воды, кусочками полистирена диаметром от 0,6 до 2 миллиметров, а также мелкими радиодеталями, но венцом серии экспериментов стало водружение кубика от детского конструктора на вершину игрушечной пирамиды.
Экспериментаторы уверяют, что через некоторое время точно так же смогут манипулировать предметами любых массы и объема. Осталось только научиться подбирать звук определенной частоты и мощности. Они также говорят о том, что акустическая левитация поможет в будущем полностью преодолеть земное притяжение. Использование данной технологии для создания летательных аппаратов нового типа уже заинтересовало инженеров NASA.
Источник
Еще примеры акустической левитации:
Звуковая Левитация. Капли воды висят в воздухе
Акустическая левитация
Киматика 3D. Звуковая левитация — Cymatics 3D. Sound levitation
КОРАЛЛОВЫЙ ЗАМОК — комплекс огромных статуй и мегалитов общим весом 1100 тонн, сооруженных вручную, без использования машин, в Калифорнии (США).
В комплекс входят сама двухэтажная квадратная башня весом 243 тонны, различные строения, массивные стены, подземный бассейн с винтовой лестницей, каменная карта Флориды, грубо вытесанные кресла, стол в виде сердца, точные солнечные часы, каменные Марс и Сатурн, а также 30_тонный месяц, своим рогом точно указывающий на Полярную звезду, и многое другое. Все это расположено на площади более 40 гектаров.
Построил замок латышский эмигрант Эдвард ЛИДСКАЛНИНШ, приехавший в Америку после несчастной и безответной любви к некой 16_летней Агнесс СКАФФС (она отвергла уже обрученного с ней 26_летнего Эдварда как бедного “старика”, а позже вышла замуж за преуспевающего врача и родила 3 сыновей).. Начав новую жизнь в новой стране после скитаний по Техасу и Калифорнии, Эдвард Линдскалнинш в 1920 году обосновался во Флориде, где хороший климат помогал ему выжить несмотря на прогрессирующую форму туберкулеза. “Дохляк” (по мнению соседей), маленький (152 см, 45 кг) и слабый на вид Эдвард в одиночку 20 лет строил вручную замок, таская с побережья громадные глыбы кораллового известняка, и вытесывал из него блоки, не используя даже примитивного отбойного молотка — все инструменты он сделал из брошенных автомобильных останков

Говорят, чтобы расколоть глыбы, он применял оригинальную технологию: в плотном известняке, используя самодельное долото, пробивал отверстия и вставлял в них старые автомобильные амортизаторы, предварительно раскаленные докрасна Затем Эдвард лил на них холодную воду, и железо разламывало камень на части. Так говорят очевидцы, но… если лить воду на раскаленное железо, то оно уменьшится в объеме и камень не расколет Каким образом Эдвард двигал и поднимал многотонные блоки, остается загадкой: он был очень скрытным и работал исключительно по ночам.

Многочисленные попытки любопытных соседей подглядеть, как продвигается работа, не увенчались успехом: стоило кому-нибудь появиться в окрестностях замка, как работа тут же останавливалась. В свои владения “угрюмый Эд” пускал без особой охоты: он бесшумно вырастал за спиной непрошенного гостя и стоял молча, пока тот не убирался Когда рядом с коралловым замком вознамерился построить виллу энергичный адвокат из Луизианы, Эдвард попросту… перевез свое детище в другое место, на 10 миль южнее.

Как ему это удалось — еще один вопрос, ответа на который нет по сей день. Известно, что он нанял мощный грузовик, который приезжал каждое утро. Шофер уходил на время погрузки, а возвращался около полудня, когда кузов был уже заполнен коралловыми блоком (блоками), каждый из которых весил 5—6 тонн. Этот грузовик видели многие. Но никто не видел, как Эд погружал или разгружал машину. Соседи в один голос утверждают, что никаких тягачей или подъемников у него не было.

На все расспросы Эд гордо отвечал: “Я открыл секрет строителей пирамид!” Люди также замечали, как он… пел песни своим камням. Утверждали также, что он строил свой замок на месте посадки НЛО.. В 1952 году Э. Лидскалнинш скоропостижно умер от рака желудка (но не от туберкулеза). После его смерти в комнате на вершине квадратной башни нашли отрывочные записи, в которых что-то говорится о магнетизме Земли и “управлении потоками космической энергии”. Но — никаких конкретных разъяснений…

Через несколько лет после смерти Эда заинтригованное Американское инженерное общество, желая доказать обман строителя замка, провело собственный эксперимент: взяли в аренду самый мощный бульдозер и попытались сдвинуть с места один из блоков, который Эдвард не успел использовать в строительстве. Ничего не вышло. Таким образом, тайна сооружения и перевозки замка так и осталась неразрешимой Проезд до Кораллового замка: от Майами ехать на машине по главной магистрали Флориды в сторону Флорида-Сити; на одном из перекрестков с указателем “Коралловый замок 3 мили” повернуть на запад

Источник
Коралловый замок, построенный по технологии древних
ТЕМАТИЧЕСКИЕ РАЗДЕЛЫ:
ЛУЧШИЕ ПОСТЫ БЛОГА | РЕГРЕССИЯ В ПРОШЛЫЕ ЖИЗНИ | РЕИНКАРНАЦИЯ | КАРМА | ДЕТИ ЗВЕЗД | ХРАНИТЕЛИ | СОЗНАНИЕ | АВТОРСКИЕ СТАТЬИ | ТВОРЕЦ И ТВОРЕНИЕ | ПОДКЛЮЧКИ И ПРЕДИКТОР | ИСТОРИЯ | ХРОНО | FAQ | ПОСТЫ О ЧИСТКАХ | АВАТАРЫ БОГОВ | МАТРИЦА | МНОГОМЕРНАЯ КАРТИНА ПРОИСХОДЯЩЕГО | МЕДИЦИНА | ДУХОВНЫЕ ПРАКТИКИ | ХРОНОЛОГИЯ ЦИВИЛИЗАЦИИ ИЛИ ЕЁ ПОЛНОЕ ОТСУТСТВИЕ | ПИТАНИЕ | ВИДЕО | ДНК | ГРАДОСТРОЕНИЕ | ЖИВОТНЫЕ | СЛИЯНИЕ РЕАЛЬНОСТЕЙ | НАГЛЯДНЫЕ КАРТИНЫ И АРТЕФАКТЫ | ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ НОВИЧКОВ
КНИГА ПАМЯТИ ЗВЕЗДНОГО ПЛЕМЕНИ | ARTICLES IN ENGLISH | ОТЗЫВЫ О СЕАНСАХ | О ПРОЕКТЕ | КУРСЫ ГИПНОЗА
Группы для новостей и обсуждений: ВКонтакте Facebook
Tags: видео, гравитация, для новичков, картины и артефакты, магия, мегалиты, наука, неизведанное, способности и таланты человека, физика