Lévitation acoustique des objets lourds

15 février 2018, 11:56
Lévitation acoustique des objets lourds
Lévitation acoustique des objets lourds

Les rayons tracteurs acoustiques utilisent la force du son pour sustenter de manière stable des particules dans les airs. Contrairement à la lévitation magnétique, cette technique permet de maintenir en suspension la plupart des solides et des liquides, et même des petits insectes et des aliments.

Pour la première fois, des ingénieurs de l'université de Bristol ont démontré la possibilité de maintenir, de manière stable, des objets plus volumineux que la longueur d'onde du son appliqué, dans un rayon tracteur acoustique. Cette découverte ouvre la porte à la manipulation de capsules ou aux opérations de microchirurgie à l'intérieur du corps humain, et le transport d'objets volumineux semble désormais à portée de main. Les chercheurs ont d'abord pensé que les rayons tracteurs acoustiques étaient fondamentalement limités à la lévitation de petits objets. Les premières tentatives de contrôle de particules de dimensions supérieures à la longueur d'onde se sont soldées par des mouvements instables et une rotation aléatoire des objets. En effet, le champ sonore rotatif transfère une partie de son mouvement à l'objet, ce qui provoque une trajectoire de rotation de plus en plus rapide jusqu'à son éjection.

La nouvelle approche, publiée dans la revue Physical Review Letters, s’appuie sur des vortex acoustiques fluctuant rapidement. Le phénomène est comparable à des tornades sonores à structure tourbillonnante (forte puissance sonore en périphérie et centre silencieux).

Les chercheurs ont découvert que la vitesse de rotation pouvait être maîtrisée avec précision en changeant rapidement la direction de rotation du vortex pour stabiliser le rayon tracteur. Ils ont pu ensuite accroître les dimensions du centre (silencieux), permettant ainsi de sustenter des objets plus volumineux. Grâce aux ondes ultrasoniques à 40 kHz (perceptibles par les chauves-souris), il a été possible de maintenir une bille de polystyrène de 2 cm de diamètre dans le rayon tracteur. Avec un diamètre plus de deux fois supérieur à la longueur d'onde, l'objet a été véritablement « capturé » par le rayon. Cette étude suggère que des objets bien plus volumineux pourraient être ainsi placés en lévitation dans le futur.

 

Pour découvrir comment construire vous-même un rayon tracteur acoustique à l'aide d'une carte Arduino, c'est ici, en vidéo.

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