Bublinový displej: Obraz sa na mydlovej bubline tvorí pomocou ultrazvukových vĺn.

Čarovanie so zvukom: Nakreslíte ním obraz a udržíte vo vzduchu kovovú skrutku

Japonskí vedci dokážu pomocou zvuku udržať vo vzduchu polystyrénové guľôčky, zápalky aj kovové skrutky. Čo spôsobuje levitáciu?

Kto pozná kultové Hviezdne vojny, vie, že vo vesmíre existuje sila a tá umožňuje osobám, ktoré ju dokážu ovládať, robiť rôzne veci odporujúce bežným fyzikálnym zákonom - napríklad levitovať.

Japonský fyzik Joiči Očiai síce silu neovláda, no s levitáciou má svoje skúsenosti. Sám levitovať nedokáže, no aj jeho pokusy vyzerajú na prvý pohľad neuveriteľne.

Vznášajúce sa predmety

Predstavte si, že výskumník nasype na podložku hromadu polystyrénových guľôčok, tie sa zrazu začnú chvieť a vzápätí časť z nich „vystrelí“ do vzduchu, kde následne zostanú visieť, zoradené do útvaru pripomínajúceho kríž.

A nielen visia, celý útvar sa na želanie experimentátorov voľne pohybuje vo vzduchu rôznymi smermi. Ide o takzvanú ultrazvukovú alebo akustickú levitáciu, celý proces zachytáva dobre urobené video z YouTube, ktoré si za tri týždne pozrelo už vyše dva a pol milióna záujemcov. Jeho autorom je zmienený fyzik.

Ten pomocou ultrazvuku dokázal udržať vo vzduchu nielen polystyrénové guľôčky, ale aj zápalky, kvapky vody a dokonca kovovú skrutku. Nejde o úplne nový nápad. Pokusy s využitím zvuku na fyzickú manipuláciu s objektmi trvajú už niekoľko dekád. Doteraz sa v nich však využívali reproduktory zoradené za sebou, z ktorých sa šírili zvukové vlny narážajúce do pevnej prekážky.

Pozrite si video:

Hra s vlnami

Japonský „levitačný pokus“ je celkom iný. Pri ňom využili štyri reproduktory ohraničujúce priestor s približne polmetrovými stranami. Vedcom sa podarilo dosiahnuť, že vďaka ich vzájomnému pôsobeniu sa vytvorí „stojatá“ zvuková vlna so stálym tvarom, v strede vymedzeného priestoru potom vznikne ohnisko, na ktoré tlak zvuku pôsobí tak, že sa v ňom menšie predmety udržia vo vzduchu.

A nielen to - vďaka zmenám vo fázach zvukových vĺn možno levitujúce predmety v obmedzenom rozsahu premiestňovať. Všetko sa to pritom deje úplne potichu, pretože zariadenie pracuje s frekvenciu zvuku 40 kHz, čo je nad hornou frekvenčnou sluchovou hranicou človeka, ktorá je približne 20 kHz.

Na možnosť ultrazvukovej levitácie prišli Japonci vlastne náhodou pri úplne inom pomerne zaujímavom pokuse, ktorého cieľom bolo vytvorenie koloidálneho displeja. Znie to síce odborne, no v podstate sa za tým skrýva displej z mydlových bublín, ktorý pomocou ultrazvukových vĺn dokáže vytvoriť trojrozmerný obraz.

Ten sa tvorí na membránach z priehľadných mydlových vrstiev, pričom ultrazvukové vlny dokážu meniť ich priehľadnosť, tvar a čiastočne aj štruktúru, čím vzniká samotný obraz.

Pre vedcov aj kozmonautov

A aké je možné využitie ultrazvukovej levitácie? Podľa japonských vedcov by táto technológia mohla slúžiť napríklad na presnú manipuláciu s predmetmi v prostredí mikrogravitácie, teda v kozme, riadenú na diaľku. Taktiež by tento jav mohli vedci využiť na posúvanie miniatúrnych citlivých súčastí rôznych experimentov na mikroskopickej úrovni, pri ktorých sa vyžaduje maximálna presnosť.

V neposlednom rade ide o vlastnosť, ktorá by sa dala využiť aj pri novom type počítačových hier. Tie by sa teoreticky z obrazoviek mohli preniesť priamo do trojrozmerného priestoru.

K tomu však vedie ešte dlhá cesta. Dovtedy musia vedci vyriešiť stabilitu ohniska, v ktorom možno levitujúce predmety zachytiť. Teoreticky by malo byť možné dosiahnuť aj levitáciu podstatne ťažších predmetov než kovovej skrutky vážiacej pár gramov.

  • Plus 7 dní
    Článok bol spracovaný a publikovaný redakciou Plus7 dní. Svoje pripomienky, návrhy a tipy môžete adresovať priamo na adresu [email protected].