>> 自然の科学 >  >> 物理

音響浮揚の仕組み

音響浮揚は、音響放射圧力を活用することにより、物体を浮上させるための非接触方法です。音波を使用して、オブジェクトを吊り下げられる可能性のある空気に安定したノードを作成します。これは、音響浮腫の仕組みの簡略化された説明です。

1。立体音波:

音響浮揚は、表面から反射される音波の重ね合わせによって作成される立っている音波に依存しています。これらの波は圧力ノードと抗球を形成し、高圧力と低圧の交互の領域を作成します。

2。音響放射圧力:

音波には勢いがあり、オブジェクトに圧力をかけます。この現象は、音響放射圧力として知られています。音波によって及ぼす圧力は、音波の振幅の正方形と培地の密度に比例します。

3。浮遊力:

オブジェクトが音響立位波フィールドに配置されると、あらゆる方向から音響放射圧力が発生します。オブジェクトの正味の力は、最も近い圧力ノードに向けられます。この力は重力に対抗し、オブジェクトが浮上できるようにします。

4。露骨なオブジェクト:

音響的に浮上しているオブジェクトには、特定の特性が必要です。それらは、周囲の媒体(空気)の密度よりも低い密度を持つ必要があり、高い音響インピーダンスを持つ必要があります。これにより、オブジェクトへの音響エネルギーの効率的な伝達が保証され、浮上効果が向上します。

5。超音波周波数:

音響浮揚は、通常、超音波範囲(20 kHzを超える)で、高周波音波を使用します。超音波周波数を使用すると、波長が減少し、より小さな圧力ノードの作成とより正確な浮上が可能になります。

6。トランスデューサーとリフレクター:

立っている音波を生成するために、音響浮揚システムは、高周波音波を放出するトランスデューサーを使用します。反射器はトランスデューサーの反対側に配置され、音波をバウンスして立ち波パターンを作成します。

7。浮遊チャンバー:

音響浮揚実験は、多くの場合、外乱を最小限に抑えるためにチャンバーで行われます。チャンバーは通常、不要な反射を防ぐために高い音吸収特性を持つように設計されています。

8。アプリケーション:

Acoustic Levitationには、以下を含む、研究や業界で多様なアプリケーションがあります。

- 材料のコンテナレス処理

- 微小重力条件下での材料特性の研究

- 汚染なしで液体または粉末を混合します

- 材料の非破壊検査

- 生物医学研究

- アートとエンターテイメント

物理的な接触なしにオブジェクトを操作する音響浮揚性の能力は、正確な制御と汚染の欠如が重要な領域での貴重な手法となります。

  1. 高い圧力と温度でタンタルがどのように振る舞うかを探る
  2. サイクリングを使用して、物理学が抗力ではない理由を説明します
  3. コヒーレントソースの生成方法
  4. 低周波音はなぜ人を殺すのですか?
  5. 日本は国際リニアコライダーのために東北のサイトを選ぶ
  6. ド・ブロイ波長