Levitación con ondas acústicas

Un palillo levita y rota con ondas acústicas (crédito: Daniele Foresti/ETH Zurich)

Investigadores de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich pueden hacer que objetos tales como partículas y gotas de líquido vuelen a través de ondas acústicas. Los investigadores también pueden controlar sus movimientos y unir las gotas, las cuales pueden reaccionar química o biológicamente. Incluso pueden rotar un palillo de dientes en el aire.

El truco de magia se basa en ondas acústicas, revela Daniele Foresti, investigador del Laboratorio de Termodinámica en Tecnologías Emergentes.

Mover objetos, tales como partículas o gotas de líquido, libremente en el aire hace posible la investigación de procesos mientras se evita todo contacto con la superficie. Por ejemplo, algunas reacciones químicas y procesos biológicos se ven afectados por la superficie, y ciertas substancias se desintegran al contacto con una superficie.

Hasta ahora, este tipo de levitación había sido posible sólo con magnetos, campos eléctricos, o en líquidos, con la ayuda de flotadores. Estos métodos, sin embargo, limitan la selección de materiales que pueden ser usados.

“Es muy difícil levitar y mover con precisión una gota de líquido con un magneto. El fluido debe tener propiedades magnéticas. En líquidos, donde la fuerza de flotación soporta levitación, puedes utilizar sólo líquidos miscibles tales como una gota de aceite en agua”, explicó Dimos Poulikakos, líder del proyecto de investigación.

Con ondas acústicas, en contraste, es posible hacer levitar varios objetos sin importar sus propiedades, El factor de limitación es el diámetro máximo del objeto, el cual debe corresponder a la mitad del largo de la onda acústica que se utilice. A medida que un objeto alcanza su estado levitado, todas las fuerzas actúan sobre él para que esté en equilibrio.

Es decir, la fuerza de gravedad las empuja en una dirección y es contrarrestada por una fuerza igual en la posición contraria. Esta fuerza proviene de la onda de sonido, la cual generan los investigadores como una onda estable entre un emisor y un reflector que resuena con la onda acústica. La fuerza de la onda acústica empuja en contra del objeto y previene su caída debido a la fuerza de gravedad Es similar conceptualmente a un avión jet o un ventilador que mantiene una pelota de pin-pong en el aire.

Los investigadores han levitado con éxito gotas de agua, hidrocarbonos y algunos solventes.

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