Levitación acústica

Publicado: 18/10/2011 en Introducción al Audio Digital

Holaa!!

Aquí os dejo un artículo curioso sobre la levitación acústica que me ha parecido interesante y nunca había oído hablar de ello.

Espero que os guste.

La levitación acústica se realiza desde 1987, cuando en un laboratorio de la NASA consiguieron inmovilizar, con sonido, a un objeto dentro de un recinto. Aunque fue el año pasado cuando se consiguió elevar a seres vivos en una universidad China.

Jamás sabremos lo que verdaderamente pasó por la cabeza de la hormiga, de la mariquita, de la araña y del pez que fueron sometidos a este curioso experimento en la Universidad Politécnica del Noroeste, en China. Pero el profesor Wen-Jun Xie y sus colegas de la universidad afirman que estos animales parecen no tener ninguna secuela y salieron del experimento en buena forma, si se exceptúa el pez que no está acostumbrado a vivir fuera del ambiente acuoso.
Durante algunos minutos, cada uno de estos animales fue levantado a varios centímetros del soporte metálico sobre el cual habían sido puestos gracias a la fuerza del sonido. Justo debajo, un imán vibraba al ritmo de un campo eléctrico variable, generando ultrasonidos muy poderosos. La presión del aire se volvió entonces ampliamente suficiente para levantar algunos gramos de un pequeño pez.

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Para alcanzar la levitación acústica hay que utilizar una longitud de onda del sonido, lo más próxima posible de la longitud del objeto que hay que levantar. Y colocar dos superficies reflectantes al doble de distancia de la onda que tenemos que utilizar. En el experimento, en China, los ultrasonidos emitidos eran de 20 mm. de longitud de onda para poder levitar a pequeños animales.
Este principio no es novedoso ya que se habían levantado acústicamente a burbujas hace ya algunos años. La levitación acústica no es una novedad en sí. La novedad era conseguir levitar a organismos vivos, conseguir la ingravidez.
La primera cámara de levitación acústica fue diseñada y construida en 1987 como un experimento de microgravedad para la NASA. Buscaban estudiar el efecto de no gravedad en los transbordadores. Era un cubo de plexiglás de 12 pulgadas y dentro de la cavidad resonante tenia 3 altavoces. Aplicando un sonido continuo, resonante respecto a la caja (600Hertz), y  ajustando la amplitud y relación de fase entre los 3 altavoces, los científicos fueron capaces de controlar la levitación y el movimiento en todos los 3 ejes del espacio (x, y, z).

En el experimento realizado por el profesor Wen-Jun Xie, los animales quedaban atrapados en medio del aire durante media hora completa, a flote gracias a ondas sonoras de alta intensidad y frecuencia. El truco consiste en crear una onda permanente, estacionaria, con regiones de baja y alta presión. Los animales quedan atrapados en las áreas donde la presión es más baja.
La levitación de animales más grandes, incluso con humanos, no es concebible porque requeriría ondas acústicas más grandes, con lo que no serán ultrasonidos sinó ondas dentro del rango de audición humana. Con lo que estaríamos escuchando un sonido a baja frecuencia y a un volumen que nos destrozaría los oídos. Pero la eficacia del procedimiento si parece suficiente para levantar un ratón y para estudiar la evolución de sus huesos en condiciones de no gravedad.

En el video se aprecia que por medio de bocinas que emiten la frecuencia adecuada pueden hacer flotar objetos cotidianos no ligeros. Las ondas de sonido mueven el objeto, no son las ráfagas de viento las que mueven los plásticos del video, es la energía acumulada por la onda de sonido.

http://www.youtube.com/watch?v=94KzmB2bI7s&feature=player_embedded#!

El sonido es una vibración que viaja a través de un medio, en nuestro ejemplo de un gas como el aire. Una fuente de sonido es un objeto que se mueve o tiene cambios de forma de manera muy rápida. Por ejemplo cuando percutimos un tambor, el plástico superior se verá obligado a ir hacia abajo, comprimiendo el aire que tenemos dentro del tambor. Tendremos una compresión seguida de una rarefacción, lo contrario de compresión, ya que después este plástico ascenderá y provocará que las moléculas de aire se expandan. Cada repetición de este movimiento, compresión rarefacción, crea una longitud de onda sonora.

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La levitación acústica usa los sonidos a través del aire, para equilibrar la fuerza de la gravedad. En la Tierra esto representa que los objetos floten, pero en el espacio conseguimos que los objetos no se muevan ni estén a la deriva, sinó que queden fijados en unas coordenadas inmóviles.

Si creamos ondas estacionarias con sus nodos, zonas de presión mínimas, y sus antinodos, zonas de máxima presión, una gota de agua puede quedar atrapada en un nodo.

En los siguientes vídeos observamos diferentes momentos de levitación acústica: como el vapor de agua se concentra en los nodos de este sistema vibratorio, como elementos sólidos quedan atrapados en los nodos, como una pelota de ping pong se eleva con subwoofer casero y como se eleva una hormiga.

http://www.youtube.com/watch?v=S4exO4CuoSU

http://www.youtube.com/watch?v=_6_qSoZXCxg

http://www.youtube.com/watch?v=veM5nZNBoW8

http://www.youtube.com/watch?v=wHvH-pQWk9Q

Fuente: http://acusticaweb.com/index.php?option=com_content&task=view&id=223&Itemid=79

María Calvo.

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