Юный техник, 2015 № 07 - [7]
Излучатель испускает акустические колебания, которые отражаются от расположенной на некотором расстоянии поверхности. Излученные и отраженные волны складываются, образуя что-то вроде коридора, в котором чередуются области высокого и низкого давления. Если предмет попадает в область стоячей ультразвуковой волны, то ее энергии хватает, чтобы компенсировать силу тяжести.
Впрочем, добиться стабильного удержания предметов в воздухе оказалось весьма непросто. Поначалу никак не удавалось создать стоячую ультразвуковую волну необходимой мощности. Кроме того, достаточно было малейшего смещения излучателя или отражателя — и эффект пропадал.
Чтобы решить эту задачу, Марко Андраде и его коллеги изготовили специальный вогнутый отражатель ультразвука, с помощью которого удалось достичь многократного отражения колебаний с целью формирования стоячих волн. В итоге ныне небольшие пластиковые шарики висят в воздухе даже без точной настройки системы.
Ряд подобных экспериментов был осуществлен также в Швейцарии. Там исследователи тоже выяснили, как с помощью силы звука перемещать предметы в воздухе. «Прорыв в акустической левитации позволит физикам применять этот метод в различных сферах, включая фармацевтическую отрасль и производство электроники», — полагает ведущий автор исследования, инженер-механик Димос Поликакос из научно-технического университета Швейцарии, опубликовавший результаты тестов в профильном онлайн-издании «Труды Национальной академии наук».
Команда Поликакоса провела ряд экспериментов, таких как объединение в воздухе капель воды или химических растворов, приготовление крошечной порции растворимого кофе, а также исследователи смогли удерживать в воздухе деревянную зубочистку, поворачивая и перемещая ее.
Ученые объяснили, что звуковые волны оказывают давление, когда сталкиваются с поверхностью объекта. Это практически незаметно глазу, пока интенсивность колебаний волн не станет достаточно мощной и звук сможет противодействовать влиянию гравитации.
Поликакос и его коллеги использовали звук громкостью около 160 дБ. Это больше, чем может выдержать человеческий слух, поэтому ученые вынуждены работать в специальных наушниках. Они также использовали частоту 24 000 Гц, которую человеческое ухо не воспринимает, потому что предельный диапазон для органов слуха у людей составляет около 20 000 Гц.
«Сложнее всего было добиться того, чтобы объекты в воздухе перемещались аккуратно, без повреждений», — отметил Димос Поликакос. В итоге исследователи поняли, что ключ к успеху заключается в балансе, то есть приходится выдерживать определенную силу и частоту звуковых волн, чтобы регулировать передвижение капель. Они полагают, что в будущем их наработки пригодятся, например, фармацевтам, которые смогут смешивать лекарства, не притрагиваясь к составляющим веществам.
Следующий шаг, независимо от европейских коллег, сделали сотрудники кафедры прикладной физики китайского Северо-Западного политехнического университета. Они заставили левитировать как предметы неорганические — например, шарики из иридия и жидкой ртути, так и биологические объекты — мелких насекомых и даже рыбок.
Когда руководитель проекта Вэнь Цзюньсе с помощью пинцета стал помещать под излучатель, создающий воздушные колебания при длине звуковой волны 20 мм, мелкую живность — муравьев, пауков, жуков, пчел, головастиков, под влиянием ультразвуковой вибрации они зависали в воздухе. По словам Вэнь Цзюньсе, результаты опыта могут подвигнуть ученых на важные открытия в области биофизики. Кроме того, он позволил себе предположить, что некоторые сказочные персонажи — например, ведьмы, летавшие в ступах и на метлах, — в силу неких природных аномалий могли быть источником подобных невидимых волн и с помощью вибраций преодолевали силу притяжения. (Подробности см. в «ЮТ» № 12 за 2011 г.)
Японским исследователям — сотрудникам Токийского университета и Технологического института Нагои — тоже удалось привести в движение мелкие объекты с помощью сложной системы акустической левитации. Звуковые волны перемещали в пространстве частицы пластика диаметром от 0,6 до 2 мм.
Чтобы двигать по воздуху капли воды, пластиковые частицы, кусочки дерева и даже шурупы, понадобились 4 ряда звуковых колонок. Эти объекты перемещались во всех направлениях в пределах, допускаемых условиями эксперимента, опять-таки с помощью настройки стоячих ультразвуковых волн.
Пока ученые могут использовать акустическую левитацию только для перемещения небольших и легких объектов. Но в скором времени команда швейцарских инженеров-механиков обещает новое исследование по управлению при помощи силы звука тяжелыми предметами, такими как стальные шарики.
Да и вообще звуковая левитация — это весьма перспективный способ преодоления земного притяжения, считают ученые. Поэтому уже сейчас устройствами для акустической левитации заинтересовались в НАСА. Не исключено, что в перспективе подобные устройства можно будет использовать для создания уникального транспорта.
Кстати, конструируя свои устройства для левитации, многие исследователи опирались на теорию российского физика-теоретика Льва Петровича Горькова, опубликованную в статье «О силах, действующих на малую частицу в акустическом поле в идеальной жидкости», которая была напечатана в журнале «Доклады АН СССР» еще в 1961 году.
Рассмотрены основные металлические материалы, которые применяются в ювелирной технике, их структура и свойства. Подробно изложены литейные свойства сплавов и приведены особенности плавки драгоценных металлов и сплавов. Описаны драгоценные, полудрагоценные и поделочные камни, используемые в ювелирном деле. Приведены примеры уникальных ювелирных изделий, изготовленных мастерами XVI—XVII веков и изделия современных российских мастеров.Книга будет полезна преподавателям, бакалаврам, магистрам и аспирантам, а так же учащимся колледжей и читателям, которые желают выбрать материал для изготовления ювелирных изделий в небольших частных мастерских.Рекомендовано Министерством образования и науки Российской Федерации в качестве учебника для бакалавров, магистров по специальности 26140002 «Технология художественной обработки материалов» и аспирантов специальности 170006 «Техническая эстетика и дизайн».
Автомобиль – это источник повышенной опасности, поэтому управлять им могут только люди, прошедшие специальное обучение, имеющие медицинскую справку, стажировку.Книга посвящена вопросу охраны труда. В ней подробно изложены общие положения, которыми должны руководствоваться наниматели, внеплановые и текущие инструктажи для водителей, а также другие немаловажные моменты, обеспечивающие безопасность водителя.Отдельно рассмотрены дорожно-транспортные происшествия и их причины, исходные данные для проведения автотранспортной экспертизы, модели поведения в случаях попадания в ДТП, приближения к месту аварии, а также общий порядок оказания помощи и порядок оформления несчастных случаев.Кроме того, в книге можно найти информацию по правилам перевозки негабаритных и опасных грузов, а также системе информации об опасности (СИО).
Умение работать с благородным материалом – деревом – всегда высоко ценилось в России. Но приобретение умений и навыков мастера плотничных и столярных работ невозможно без правильного подхода к выбору материалов, инструментов, организации рабочего места, изучения технологических тонкостей, составляющих процесс обработки древесины. Эта книга покажет возможности использования этих навыков как в процессе строительства деревянного дома, так и при изготовлении мебели своими руками, поможет достичь определенных высот в этом увлекательном и полезном процессе.
Настоящий Федеральный закон принимается в целях защиты жизни, здоровья, имущества граждан и юридических лиц, государственного и муниципального имущества от пожаров, определяет основные положения технического регулирования в области пожарной безопасности и устанавливает общие требования пожарной безопасности к объектам защиты (продукции), в том числе к зданиям, сооружениям и строениям, промышленным объектам, пожарно-технической продукции и продукции общего назначения. Федеральные законы о технических регламентах, содержащие требования пожарной безопасности к конкретной продукции, не действуют в части, устанавливающей более низкие, чем установленные настоящим Федеральным законом, требования пожарной безопасности.Положения настоящего Федерального закона об обеспечении пожарной безопасности объектов защиты обязательны для исполнения: при проектировании, строительстве, капитальном ремонте, реконструкции, техническом перевооружении, изменении функционального назначения, техническом обслуживании, эксплуатации и утилизации объектов защиты; разработке, принятии, применении и исполнении федеральных законов о технических регламентах, содержащих требования пожарной безопасности, а также нормативных документов по пожарной безопасности; разработке технической документации на объекты защиты.Со дня вступления в силу настоящего Федерального закона до дня вступления в силу соответствующих технических регламентов требования к объектам защиты (продукции), процессам производства, эксплуатации, хранения, транспортирования, реализации и утилизации (вывода из эксплуатации), установленные нормативными правовыми актами Российской Федерации и нормативными документами федеральных органов исполнительной власти, подлежат обязательному исполнению в части, не противоречащей требованиям настоящего Федерального закона.