
新的“拖拉机梁”只能使用声音在空中悬浮大物体。
到目前为止,研究人员已使用声波的龙卷风在桌面上漂浮了直径为0.6英寸(16毫米)的球形,并移动了0.8英寸(2厘米)的球。从理论上讲,由200名说话者组成的200扬声器制成的涡流可以容纳直径至31英寸(80厘米)的物体。
“这对声学是新的,”英格兰布里斯托大学工程高级研究助理Mihai Caleap说。 [科学事实还是小说? 10个科幻概念的合理性这是给出的
分裂力和动力
用声音悬浮对象不是新事物,但是物体的大小长期以来一直受到限制:物体悬浮不能大于将其抬高的声波的波长大。即使在来自声波,声学涡流来源的最强悬浮来源之一中,这也是如此。想象一下,龙卷风龙则在其中央有一个安静的地方。可以用声波形成相同的漏斗形状。卡拉普(Caleap)告诉《现场科学》(Live Science),这个问题是,海浪将其一些旋转力转移到坐在安静位置的物体上。
“你转移势头对象对物体,物体旋转。”他解释说。旋转使对象变得不稳定,以至于它可能会从声音涡流的中心射出,这个问题变得越明显,对象越大。
卡拉普(Caleap)和他的团队通过找到一种方法来控制将物体与旋转力(称为轨道动量的轨道角)分开的声学力来解决这个问题。为此,他们迅速在逆时针旋转和顺时针旋转之间来回切换声音涡流。该运动不是龙卷风,而是一个超快的洗涤机篮(如果用声音制成洗衣机篮子)。
研究人员说,快速切换的运动意味着,即使动量的轨道角变化,声力也保持稳定。唯一的限制是一个可以泵入声波的动力,而不是限制物体大小的轨道角度限制物体的大小。
为了发出声波,Caleap和他的团队建造了一个单源,圆形的换能器或扬声器,产生的超声频率过高,无法人耳检测。他们构建的最大阵列的总数为192个换能器,并且可能会捕获直径高达0.6英寸(1.5厘米)的颗粒。
卡拉普说,一个2米乘2米的阵列总计40,000个传感器可以使一个物体悬挂到近一米(近39英寸)之间,但就目前而言,这就是理论上的。他说,声悬浮的主要应用比大的可能性更大。卡拉普说,一种可能性是,声波可以在体内闪烁,以便在肾结石周围移动或将一批药品引导到正确的位置。
“声学拖拉机束在许多应用中具有巨大的潜力,”研究主管布鲁斯·饮料,布里斯托尔大学的超声教授布鲁斯·饮料,在一份声明中说。 “我对无接触式生产线的想法感到特别兴奋,在没有触摸它们的情况下,精致的物体组装了细腻的物体。”
该研究于1月22日在线发布在《杂志》上物理评论信。
原始文章现场科学。