baguette magique à ultrasons 12.01.2015

"Wingardium Leviosa" - un tel sort a été utilisé par les personnages de la série de contes de fées sur Harry Potter pour faire voler des objets dans les airs avec une vague de baguette magique. Mais tandis que les scénaristes et les réalisateurs proposent de nouvelles histoires fantastiques, la science, étape par étape, donne vie à des choses qui semblaient impossibles auparavant. Cette fois, il s'agissait de déplacer des objets dans l'air, ou de lévitation. La lévitation peut être appelée un tel effet physique dans lequel un objet sans support visible est ou se déplace dans les airs. Par exemple, si un aimant ordinaire est placé sur un matériau supraconducteur préalablement refroidi à basse température, un "miracle" se produira - l'aimant flottera librement dans l'air à basse altitude. Cela est dû au comportement particulier du champ magnétique dans les supraconducteurs.

Un tel phénomène, bien que très curieux, est peu utile en pratique : la nécessité de déplacer des aimants sur un supraconducteur refroidi à la température de l'azote liquide ne se posera pas à tout le monde. C'est une toute autre affaire si une méthode est inventée pour déplacer des objets sans contact, quelle que soit leur nature. Une telle invention sera largement demandée dans les domaines où l'extrême pureté des matériaux est importante. Par exemple, dans la pharmacie ou la microélectronique : tout contact supplémentaire avec le matériau peut y apporter des impuretés indésirables. Des physiciens de l'Université de Sao Paulo au Brésil ont proposé un moyen de faire non seulement flotter de petits objets dans l'air, mais aussi de les déplacer dans la bonne direction.

Pour vaincre la force de gravité, les chercheurs ont utilisé la pression exercée par les ondes sonores. Vous pouvez ressentir la puissance du son si vous vous tenez devant un haut-parleur puissant fonctionnant à plein volume. Le son est une vibration qui se produit dans un milieu. Il peut s'agir d'air, d'eau ou de matériaux solides. Il n'y a pas d'ondes sonores dans l'espace, car il n'y a pas de milieu dans lequel elles peuvent se propager : le vide est un vide silencieux. D'un point de vue physique, la transmission du son dans l'air est le mouvement des zones de haute et basse pression. Les fluctuations de pression créent une force qui peut agir sur les objets mécaniques. C'est ainsi que notre oreille est disposée, là où les sons du monde qui nous entoure sont transmis au cerveau par les vibrations du tympan.

Maintenant, nous devons nous souvenir d'une autre caractéristique des oscillations - l'existence d'ondes stationnaires. L'exemple le plus simple: si vous fixez une extrémité d'une longue corde et déplacez l'autre de haut en bas à une fréquence constante, certains points de la corde resteront immobiles. La formation d'une telle onde stationnaire est due à la superposition de deux ondes - l'originale, créée par le mouvement de l'extrémité libre de la corde, et l'onde réfléchie. Les effets qui surviennent lorsque les ondes sonores se superposent ont formé la base de la méthode développée de lévitation ultrasonique. L'émetteur émet des ondes ultrasonores qui sont réfléchies par une surface située à une certaine distance. Les ondes rayonnées et réfléchies s'additionnent, formant une sorte de couloir, dans lequel alternent zones de haute et basse pression. Si un objet tombe dans la zone d'une onde ultrasonore stationnaire, l'énergie des ondes est suffisante pour compenser la force de gravité, et on observe l'effet de lévitation.

Malgré le fait que la méthode de lévitation par ultrasons ait commencé à se développer il y a quelques années, il n'était pas facile d'obtenir une prise stable d'objets dans les airs. Pendant longtemps, il n'a pas été possible de créer une onde ultrasonore stationnaire stable d'une puissance suffisante : un léger mouvement de l'émetteur ou du réflecteur - et l'effet a disparu. Pour résoudre ce problème, Marco Andrade et ses collègues ont utilisé le principe de formation d'ondes stationnaires basé sur des réflexions multiples. Ils ont fabriqué un réflecteur à ultrasons concave spécial avec lequel ils ont réussi à obtenir la lévitation de petites billes en plastique sans affiner le système. Même si vous tenez le réflecteur d'ondes dans votre main, l'effet de lévitation ne disparaît pas - jusqu'à récemment, cela semblait impossible. Cette technologie a beaucoup plus de chances d'être réellement appliquée.