تحليق جسم كروي كبير باستخدام قوة (الصوت)!
« عندما تضع الأشياء الصغيرة في مجال صوتي فإنَّها تتأثر بالشبكة الصوتية والتي يمكن استخدامها لجعل الأشياء تُحلق في الهواء » .
في دراسة جديدة، قد أثبت باحثون تجريبيا التحليق الصوتي لقطعه صلبه مصنوعة من مادة [ البولسترين ] حجمها 50 ملم (2 بوصة) باستخدام الموجات فوق الصوتية والتي هي فوق تردد السمع البشري.
هذا الاثبات، هو واحد من المرات الأولى التي يمكن فيها لشيء أكبر من الطول الموجي لموجه صوتية يتم رفعه ويحلق بقوة الصوت. في السابق، هذا قد تحقق في حالات قليلة محددة، مثل الأسلاك او الاشياء المستوية .
أمَّا في الدراسة الجديدة، على الكرة السابحة التي هي أكبر بـ [ 3.6 ] مرات من طول الموجة الصوتية المستخدمة هنا والتي طولها 14 ملم.
الباحثون: [ ماركو اندرادي وجوليو اداموسيكي ] في جامعة [ ساو باولو ] في البرازيل، جنبا إلى جنب مع [ آن بيرناسو ] في جامعة [ هيريوت وات في أيدنبر ] ، المملكة المتحدة، قد نشروا ورقة عن ظاهرة الارتفاع الصوتي في العدد الأخير من رسائل الفيزياء التطبيقية.
قال [ اندرادي ] لمنظمة Phys.org .. :
« ظاهرة الارتفاع بالقوة الصوتية لجزيئات صغيرة في عقد للضغط الصوتي لموجة دائمة معروفة جيدا، ولكنَّ الحدَّ الأقصى لحجم الجسيمات التي يمكن التحليق لها في العقد الضغط حوالي ربع طول الموجة الصوتية ،وهذا يعني أنَّه لمحول الطاقة العامل في نطاق الموجات فوق الصوتية (تردد فوق 20 كيلو هرتز)، الحد الأقصى لحجم الجسيمات التي يمكن أن يجعلها تحلق حوالي 4 ملم.
في ورقتنا، نثبت أننا يمكننا الجمع بين عدة محولات للطاقة بالموجات فوق الصوتية؛ لرفع كائن أكبر بشكل ملحوظ عن الطول الموجي الصوتي. في تجربتنا، يمكن زيادة الحد الأقصى لحجم الجسم من ربع الطول الموجي إلى 50 ملم، وهو ما يقرب من 3.6 أضعاف طول الموجة الصوتية».
على الرغم من أن هناك العديد من الطرق المختلفة للتحليق في الهواء لشيء ما، معظم طرق استخدام محول بالموجات فوق الصوتية، والذي يحول الإشارات الكهربائية إلى موجات فوق الصوتية. يستخدم النظام الحالي ثلاثة محولات طاقة الموجات فوق الصوتية مرتبة بشكل ثلاثي القوام حول الكرة الدائرية.
كما شرح الباحثون، الزاوية وعدد محولات الطاقة يمكن أن تتغير، وهذا لا يتعارض مع قدرة النظام لتحليق اشياء أكبر في الهواء. القدرة على تحليق شيء دائري كبير يحدث بسبب أنَّ محولات الطاقة الثلاثة تنتج موجة دائمة في الفضاء بين محولات الطاقة و الكرة الدائرية. في الأساليب السابقة، الأجسام الصغيرة السابحة التي تقع تحت ضغط عقد لموجة دائمة، ولكن هذا ليس هو الحال هنا.
قال [ اندرادي] :
« فكرة رفع شيء أكبر من الطول الموجي للموجه الصوتية تستند إلى ورقة [ تشاو والتشيك] . ففي ورقتهم، أظهروا أنَّه يمكن لجسم مستو كبير التحليق عن طريق توليد موجة دائمة بين الشيء المادي ومحول الطاقة. ومع ذلك، كان الاعداد الخاص بهم قادرا فقط على توفير قوة صوتية بشكل عمودي، أنَّها تستخدم مسماراً مركزياً في اتصال مع الشيء المادي ليعمل على منعه من الهروب أفقيا. وباستخدام ثلاثة محولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية في تكوين ثلاثي منظم، نحصل على القوات الصوتية في الشكل الرأسي والأفقي. ونتيجة لذلك، يمكننا جعل تحليق في الهواء لكائن أكبر من الطول الموجي للموجه الصوتية دون أي اتصال مع الأسطح الخارجية» .
باستخدام طريقة جديدة، أظهر الباحثون أنَّ الكرة الدائرية يمكن رفعها إلى ارتفاع حوالي 7 ملم، أو ما يقرب من نصف الطول الموجي للموجات الصوتية. ويتوقعون أنَّ هذه الطريقة يمكن أنْ تُستخدم للتحليق في الهواء لكرات أكبر، ويمكن أيضا أنْ تمتد إلى التحليق في الهواء للأجسام من مختلف الأشكال والأحجام وفي المواقف المختلفة.
كما قال [ اندرادي] :
« في الوقت الراهن، يمكننا جعل التحليق في الهواء فقط للشيء في وضع ثابت في الفضاء. وفي العمل في المستقبل، نود تطوير أجهزة جديدة قادرة على الرفع والتلاعب بالأجسام الكبيرة في الهواء» .
الارتفاع بقوة الصوت له تطبيقات للتعامل والتلاعب مع مواد مختلفة، مثل المواد الساخنة جدًا والعينات السائلة في الفضاء.
في الجاذبية الصغرى، التوتر السطحي السفلي يسمح لقطرات سائلة لتصل إلى أحجام أكبر مما يفعلون على الأرض، والارتفاع الصوتي يمكن استخدامه أيضا لمراقبة وتحليل هذه العينات السائلة الكبيرة.
