Investigadores brasileros han
levitado con éxito una bola de poliestireno sólido de 50
mm usando ondas sonoras de alta frecuencia. Aunque anteriormente, otros
científicos han sido capaces de levitar acústicamente objetos pequeños como gotas
de agua, este es uno de los objetos más grandes que jamás hayan flotado en el
aire usando el poder del sonido.
La
levitación acústica funciona mediante el uso de haces de ondas sonoras opuestas
para crear una onda estacionaria. Estas ondas estacionarias tienen picos que
oscilan entre presiones altas y bajas, y se pueden utilizar para rebotar y
empujan un objeto hacia arriba contra la fuerza de la gravedad.
La técnica tradicional atrapa
el objeto en el nodo de presión (el punto donde la presión de la onda
estacionaria no cambia en absoluto) de manera que la onda estacionaria por
debajo del objeto funciona como una paleta de ping pong, constantemente
golpeando el objeto hacia arriba.
Por
lo general, esto se realiza con gotitas de agua o bolitas de poliestireno
más pequeñas que la longitud de onda acústica. Pero esta es la primera vez que
se ha usado levitación acústica para elevar una esfera 3.6 veces más grande que
la longitud de onda acústica, y con una masa de alrededor de 1.5 gramos.
Antes de este
último experimento, se pensó que el máximo tamaño de un objeto que se podía
levitar utilizando ondas de ultrasonido, con una frecuencia de 20 kHz y una
longitud de onda de 14 mm, era de alrededor de 4 mm de diámetro.
"En nuestro estudio,
hemos demostrado que podemos combinar múltiples transductores ultrasónicos para
hacer levitar un objeto significativamente mayor que la longitud de onda
acústica," dijo uno
de los investigadores, Marco Andrade, de la Universidad de Sao Paulo en
Brasil, a Phys.org. "Pudimos aumentar el tamaño máximo objeto de una
cuarta parte de la longitud de onda de 50 mm, que es de aproximadamente 3.6
veces la longitud de onda acústica."
Para conseguirlo, el equipo
utilizó una estructura de trípode de transductores de ultrasonido. En lugar de
atrapar el objeto en el nodo de presión, el equipo generó una onda estacionaria
entre los transductores y el objeto. Esto significó que la esfera estaba siendo
amortiguada por tres lados por las ondas de sonidos para mantenerla en su
lugar.
Con esta técnica, el equipo
fue capaz de levitar la esfera a una altura de alrededor de 7 mm, que es
aproximadamente la mitad de la longitud de onda de las ondas acústicas. Sin
embargo, los investigadores esperan que modificando su técnica, sean capaces de
elevar aún los objetos, y también hacer levitar otros objetos de mayor tamaño
en diferentes ángulos.
"Por el momento, sólo
podemos hacer levitar el objeto en una posición fija en el espacio", añadió
Andrade. "En un próximo trabajo, nos gustaría desarrollar nuevos
dispositivos capaces de levitar y manipular grandes objetos en el aire", finalizó.
La levitación acústica podría
usarse en el futuro para controlar materiales extremadamente corrosivos o
calientes; también podría tener aplicaciones en el espacio, como controlar
líquidos. Quién sabe, y hasta podemos tener dispositivos levitatorios como en
Star Trek.
FUENTES: PHYS.ORG,
SCIENCEALERT