Garso Bangos Lemia, Kad Lašai Šoka Midairyje

{h1}

Tyrėjai eksperimentiškai pademonstravo, kaip garso bangas naudoti norint pakelti ir nugaruoti skysčio lašelius midaire - žygdarbyje, kuris gali būti naudojamas biologiškai ir farmaciškai.

LONDONAS - Muzikos sprogdinimas dar negali jūsų pakelti nuo jūsų kojų, tačiau tai, kad lašeliai levitacija garsu gali būti pirmas žingsnis ta linkme. Tyrėjų komanda eksperimentiškai pademonstravo, kaip pakelti ir sukti skysčio lašelius, valdant juos aukšto dažnio garso bangomis.

Mokslininkai sukūrė prietaisą, kuris skystus lašelius „šoko“, kabindamas ant kojos, nesprogdamas. Tai gali sukelti biologinį ir farmacinį pritaikymą, pvz., Tirti chemines reakcijas ekstremalioje aplinkoje, netrikdant jų per kontaktą, pernešti pavojingas medžiagas, analizuoti ir išbandyti naujas medžiagas nekeliant užteršimo pavojaus. Jis taip pat galėtų būti naudojamas atliekant mikrogravitacijos eksperimentus Žemėje.

Komanda savo dokumente aprašė įrenginį, veikiantį 32,5 kilohercų dažniu, neseniai paskelbtą žurnale „Physical Review Letters“. Akustinės bangos yra ultragarso diapazone - per aukštos, kad žmogaus ausis galėtų jas išgirsti, tačiau labai garsios, sprogstančios maždaug 160 decibelų, kur 120 dB yra žmogaus klausos riba, sakė tyrimo bendraautorė Daniele Foresti. Šveicarijos federaliniame technologijos institute (ETH) Ciuriche, Šveicarijoje. [Žr. Vaizdo įrašą apie lašelius, šokančius Midairyje]

Stovinčios bangos

Akustinė arba garso banga yra slėgio banga, o jos sukuriama jėga gali įveikti gravitaciją.

Kai akustinis keitiklis skleidžia garso bangą, o atšvaitas, esantis tiesiai priešais, atspindi šią bangą atgal į save, susidaranti banga yra vadinama „stovinčia banga“ - ta, kurioje yra daugybė nejudančių mazgų, esančių vienoje vietoje net bangai svyruojant. Jėga mazguose gali neutralizuoti gravitaciją, todėl vienoje vietoje, tiesiai virš mazgo, lekia gana sunkūs daiktai, kurių tankis yra panašus į vandenį. Tokie eksperimentai su lašeliais buvo atliekami taip seniai, kaip aštuntajame dešimtmetyje. [Paaiškinti 6 sunkiausi gravitacijos padariniai]

Tačiau Foresti ir kolegos nenorėjo, kad lašeliai tiesiog sustingtų kojose; jie norėjo jais manipuliuoti ir lašeliais judėti kontroliuodami.

„Mūsų koncepcija paremta trim... kompiuteriu valdomiems rezonatoriais, kurie gali sukurti akustinę stovinčią bangą ir pakeisti jos formą apibrėžtoje erdvėje“, - teigė Foresti.

Mokslininkai rezonatorius išdėstė apskritime, 120 laipsnių kampu vienas kito atžvilgiu. Kiekvienas kompiuteriu valdomas rezonatorius sukuria akustines stovinčias bangas maždaug 32,5 kHz dažniu, o keičiantis bangų formai mazgai lėtai juda - o virš jų kabantys objektai taip pat juda. Surinkimas sukuria kontroliuojamos levitacijos erdvę, primenančią maždaug 5–6 centimetrų (2–2,4 colio) apimties diską “, - teigė„ Foresti “atstovas.

Norint valdyti, kaip aukštai ir kokiu būdu lašeliai skraido, tereikia pakoreguoti garso bangų amplitudę (bangos aukštį), nekeičiant fazės ar bangos padėties, palyginti su jos kilme. Kitaip tariant, tiesiog susukite garsumą. Tokiu būdu galima įstrigti lašeliui, truputį susmulkinti jį į elipsės formą ir priversti jį suktis, kol suspensija ore, arba vairuoti kontroliuojamu orbitaliniu judesiu jo nesunaikindamas. (Mokslininkai kurį laiką dirbo su lašinančių lašelių judėjimu ir judindami juos bet kokia kryptimi. Tačiau tik dabar jiems pavyko priversti juos suktis kontroliuojamu būdu ir jų neiškeliant.)

"Moduliuodami garso bangas, mes galime" pasukti "levitacijos lauką viduje", - sakė Foresti. "Sistema yra panaši į trifazį elektrinį variklį, tačiau šiuo atveju mes nekeičiame signalo fazės, tik amplitudę." (Tokie varikliai priklauso nuo trijų kintamų to paties dažnio srovių, kurios didžiausias vertes pasiekia per trečdalį bangos ciklo viena nuo kitos, taigi bangos yra kompensuojamos.)

Šiuo metu sukimosi greitis yra per lėtas, o dažnis yra per didelis, kad prietaisas galėtų skleisti daug didesnius objektus. „Mes turėtume palikti ultragarso diapazoną ir įeiti į garsinį diapazoną“, - teigė Foresti.

Galimos programos

Mokslininkai sako, kad tyrimas turi daugybę padarinių. "Bekontaktė technika reiškia, kad jis neturi sąlyčio su paviršiumi, taigi ir neužteršimo. Mes neturime jaudintis, kad mėginys liečiasi su konkrečia medžiaga", - sakė Foresti. "Įrodyta, kad net nailonas ir teflonas užteršia biologinius tyrimus".

Ir joks kontaktas nereiškia trinties, pridūrė jis. Pasiekimas taip pat galėtų sumažinti švaistomą medžiagą. Ypač mažais masteliais vandens lašelis linkęs prilipti prie paviršiaus; galų gale, šitaip paviršiai sušyla ir vanduo „prilimpa“ prie stiklo. „Taikydami bekontaktį metodą, galime panaudoti visus skysčio pavyzdžius, nešvaistydami jų ant indo sienelių“, - sakė jis.

Pagaliau nė vienas kontaktas neprilygsta laisvai prieigai: atliekant bioanalitinius matavimus, tokius kaip spektrometrija, konteinerio buvimas sukelia matavimų triukšmą ir yra galimas klaidų šaltinis. Bet jei nėra kontakto, nėra ir triukšmo.

Tyrime nedalyvavęs Braitono universiteto, Jungtinės Karalystės, šilumos inžinerijos profesorius Marco Marengo teigė, kad tyrimas taip pat gali būti pritaikytas biologijoje ir medicinoje. „Tai įdomu atliekant genetines manipuliacijas, nes įmanoma su vienu lašeliu užmegzti kontaktą su skirtingomis DNR grandinėmis“, - sakė Marengo

Sekite mus @gyvenimų mokslas, Facebook& „Google+“. Originalus straipsnis apie „WordsSideKick.com“. Stebėkite autorių „Twitter“ @SciTech_Cat.


Vaizdo Papildas: .




Tyrimas


Paslapčių Kapams Nustatyti Mokslininkai Naudoja Radarą
Paslapčių Kapams Nustatyti Mokslininkai Naudoja Radarą

Adelbertas Amesas
Adelbertas Amesas

Mokslas Naujienos


Matematikai Atrado Kompiuterio Problemą, Kurios Niekas Niekada Negali Išspręsti
Matematikai Atrado Kompiuterio Problemą, Kurios Niekas Niekada Negali Išspręsti

Kodėl Gruzdintos Bulvytės Skonis Toks Blogas, Kai Jos Šaltos?
Kodėl Gruzdintos Bulvytės Skonis Toks Blogas, Kai Jos Šaltos?

Tai Yra Keistai Atrodančios Žuvys...
Tai Yra Keistai Atrodančios Žuvys...

„Mannahatta 2409: Keturių Amžių Miesto Imitavimas Ateityje“ (Op-Ed)
„Mannahatta 2409: Keturių Amžių Miesto Imitavimas Ateityje“ (Op-Ed)

Krūties Implantai, Susiję Su Vėžiu: Kaip Tai Vyksta?
Krūties Implantai, Susiję Su Vėžiu: Kaip Tai Vyksta?


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com