Акустическая левитация: главное - поймать волну. Левитация под воздействием акустического луча Акустическая левитация своими руками

Множество современных исследователей считает выдуманной версию о том, что египетские пирамиды были построены с использованием ручного труда множества рабов и наемных рабочих. Сомнение уже вызывает факт строительства этих огромных сооружений именно египтянами, а не предшествующей им высокоразвитой цивилизацией. Тем более, что и наша цивилизация при всех своих технологических прорывах пока не может себе позволить строительство подобных сооружений.

Сейчас все большую популярность набирает версия, что многотонные блоки египетских пирамид укладывались с помощью технологии акустической левитации. Суть этой технологии состоит в том, что между излучателем ультразвука и отражателем возникает стоячая волна. Оказывается, за счет этой волны можно заставить левитировать некоторые предметы.

Пока подобные опыты проходят только с маленькими и легкими предметами. Но ученые считают, что акустическое воздействие во многом зависит не от силы звука, а от его частоты. Подбирая определенную частоту звука, можно добиться состояния резонанса с определенным веществом и вызвать изменение его свойств, в том числе и проявление левитации, при котором нейтрализуется вес предмета. И тогда перемещать многотонные блоги станет не так уж и сложно.

Вот, что об этом пишет Ю.Иванов, директор Междисциплинарного института ритмодинамики: "Современная наука неспособна делать то, что было сделано якобы древними египтянами. Но то, что большие по весу объекты перемещали с помощью либо акустической левитации, либо с помощью иного некоего способа, о котором мы имеем слабое представление, в этом никакой мистики нет. Здесь есть точный расчет и точные знания. То есть те, кто этим занимался, знали, что делали конкретно, и умели это делать.

Когда объект потерял вес, вы берете его одной рукой, как в космосе космонавты, и переносите его туда, куда надо. К примеру, у вас есть маленький приборчик, который позволяет вам это сделать, После этого вы кладете аккуратненько, подгоняете, приборчик выключаете, и этот объект вновь обретает вес и становится на свое место".

Именно с помощью метода аккустической левитации построил в американском штате Флорида свой знаменитый Коралловый замок Эдвард Литцкалнен. Для современных ученых этот каменный замок, на строительство которого ушло 100 тысяч кораллов, до сих пор представляет инженерную загадку. Поскольку не совсем понятно или, вернее, совсем непонятно каким образом огромные многотонные блоки были идеально подогнаны друг к другу и уложены в башни, ворота и прочие архитектурные композиции.

При этом известно, что прежде чем начать строительство этого замка Литцкалнен долгое воемя проводил в местной библиотеке, где с особенной тщательностью изучал книги о египетских пирамидах. Некоторые исследователи считают, что ему удалось разгадать технологию возведения этих сооружений, основанную на акустической левитации.

В музее Кораллового замка есть фотография, на которой бывший его владелец запечатлен за какой-то работой. При этом, на треногах стоят странные ящики, от которых к глыбам тянутся какие-то провода. И вполне возможно, что эти ящики выполняли роль ретрансляторов сигнала определенной частоты. Сам же он утверждал, что играл камням определенную музыку в результате чего, они на определенный промежуток времени теряли свой вес.

Кстати, эта технология до сих пор известна в некоторых тибетских ламаистских монастырях и продолжает использоваться при строительстве в высокогорной местности для поднятия на высоту тяжелых камней с помощью игры на музыкальных инструментах. Поэтому нет ничего удивительного в том, что подобные технологии могли быть наследием древних высокоразвитых допотопных цивилизаций, одной из которых и были возведены пирамиды.

Фараоны Египта конечно же, такими технологиями уже не владели, но пытались добраться до технологий легендарной "династии богов", правивших на этих землях задолго до фараонов. Потому, когда под песками были обнаружены эти гигантские пирамиды, по приказу фараонов их откапывали. О чем потом делалась соответствующая запись на стенах пирамиды. Но современные ученые-историки трактуют имена этих фараонов именно как создателей пирамид, невзирая на отсутствие у древних египтян реальной возможности возводить такие сооружения.

То же самое можно сказать и в отношении сооружений "инков" и "майя", которые на самом деле были созданы задолго до появления на исторической арене самих этих народов. И скорее всего, эти комплексы и пирамиды американского континента были созданы с помощью той же самой технологии, которая использовалась и при строительстве Великих пирамид Гизы.

Звук распространяется в любой среде, кроме вакуума. Звуковые волны окружают человека, однако часто он просто не задумывается об их присутствии. Звуки можно слышать, но они не осязаемы. Громкие звуки отрицательно воздействуют на человека, создают шум. Неслышные звуки могут создавать ощущения, однако не воспринимаются сознанием человека.

Звук высокой плотности может стать осязаемым как некоторый предмет. Однако, законы распространения звуковых волн не дают представление о звуке как движущей силе. Что ощущается предметно: сам звук или вибрации окружающих объектов?

Мысль о том, что такое нематериальное может поднимать предметы, может казаться невероятной, но это реальное явление. Акустическая левитация использует свойство звука вызывать колебания в твердом веществе, жидкости и тяжелых газах. Возможность производства антигравитационной силы с помощью звуковых волн была известна в древности.

Акустическая левитация удерживает капли воды.

Исследование явления акустической левитации основано на знаниях о силе тяжести, воздухе и волновых свойствах звука.

Гравитация заставляет объекты притягиваться друг у другу. Закон Ньютона представляет простейший способ объяснить природу гравитации. Этот закон гласит, что каждая частица во Вселенной притягивает все другие частицы. Сила притяжения увеличивается с массой объекта. Расстояние между объектами также влияет на силу притяжения. На уровне планет все объекты около поверхности земли падают на землю. Гравитация имеет свои параметры, которые мало изменяются во Вселенной.

В воздухе также могут создаваться потоки, как в жидкостях. Как жидкости, воздух также состоит из микрочастиц, которые движутся относительно земли и относительно друг друга. Воздух также может перетекать, как вода, но так как частицы воздуха не обладают высокой плотностью, они могут двигаться быстрее.

Звук - это вибрации , которые происходят в газе, жидкости, твердой среде. Звуковые волны распространяются от источника, который движется или меняет форму очень быстро с малой амплитудой. Например, удар колокола заставляет вибрировать колокол в воздухе. Колокол движется в одну сторону и толкает молекулы воздуха, заставляя их вытеснять и толкать другие молекулы, создавая область высокого давления. В области высокого давления образуется сжатый воздух. Когда колокол движется обратно, он тянет молекулы воздуха, создавая область низкого давления. В области низкого давления образуется разреженный воздух. Колокол повторяет вибрирующие движения, создавая повторяющиеся серии сжатия и разрежения. Амплитуда колебаний колокола определяет длину волны производимого звука.

Звуковые волны распространяются за счет движения молекул воздуха. Молекулы, расположенные вблизи поверхности колокола, расталкивают окружающие молекулы во всех направлениях. Звук распространяется в окружающей воздушной среде. Если нет молекул, звук не может распространяться. Вот почему в вакууме звук не распространяется. Следующая анимация изображает процесс образования звука.

Колокол толкает молекулы воздуха. Молекулы толкают другие молекулы.
Звуковые волны создаются последовательным сжатием и разрежением воздуха.

Способ звуковой левитации основан на использовании звуковых волн для уравновешивания силы тяжести. На Земле это может привести к эффекту всплытия объектов и плавания над поверхностью Земли. В космосе это способ балансировки и стабилизации объектов в невесомости.

Физика звуковой левитации.

Устройство акустической левитации состоит из двух основных частей:
преобразователя - вибрирующей поверхности, которая производит звуковые волны;
отражателя - пластины, от которой отражается звуковая волна.

Преобразователь и отражатель могут иметь вогнутые поверхности, чтобы фокусировать звук. Чтобы удерживать каплю воды, звуковая волна несколько раз проходит путь от источника к отражателю и обратно. Устройство настраивается определенным образом: отношение длины зазора между преобразователем и отражателем к длине волны равно целому числу. То есть в расстояние между преобразователем и отражателем укладывается натуральное число волн .

Стоячая звуковая волна

Число волн, укладывающихся в промежуток
между преобразователем и отражателем, равно натуральному числу.

Звуковая волна, как и все звуки является продольной волной давления. В продольной волне движение каждой точки параллельно направлению распространения волны.

Волна может отражаться от поверхностей. Отсюда следует закон отражения, в котором говорится, что угол падения - угол между осью падающей волны и нормалью к поверхности - равен углу отражения - углу между осью отраженной волны и нормалью к поверхности. То есть звуковая волна отражается от поверхности под тем же углом, под которым падает на поверхность. Звуковые волны, падающие под углом 90 градусов будут отражаться обратно под тем же углом.

Когда звуковая волна отражается от поверхности, взаимодействие между ее сгущениями и разрежениями создает помехи. Сжатия звуковой волны встречают сжатия отраженной волны. Чтобы волна стояла на месте и не перемещалась, длина волны должна укладываться целое число раз в промежутке между преобразователем и отражателем. Таким образом, создаются замкнутые области густого воздуха и области разреженного воздуха. Используя стоячие звуковые волны можно подвесить в воздухе каплю воды.

Стоячие звуковые волны имеют узлы - области минимального давления - и пучности - области максимального давления. Чтобы капля воды левитировала, необходимо разместить ее в узле звуковой волны. Капля будет лежать между двумя пучностями.

Области низкого и высокого давления

Стоячая звуковая волна образует
области сжатого и разреженного воздуха

Отражатель устанавливается по отношению к преобразователю таким образом, чтобы в расстояние между ними укладывалось целое число длин волн, и области низкого и высокого давления были параллельны оси гравитации. В этом случае звуковая волна создает постоянное давление на каплю воды снизу и уравновешивает силу тяжести.

Капля воды расположена в узле

Акустическая левитация создает области
высокого давления, которые удерживают капли воды

В космосе действует слабая гравитация. Плавающие частицы собираются в узлах звуковых волн и не разлетаются. В условиях земной гравитации частицы располагаются над пучностями, которые препятствуют падению частиц на землю.

Акустическая левитация может применяться в различных сферах: для управления взвешенными в воздухе частицами, поднятия тяжести, стабилизации и координации, позиционирования деталей, устройств на производстве, управления жидкими веществами.

Принцип действия акустической левитации заключается в производстве звуковых волн в закрытой области. За счет сжатия и разрежения воздуха звуковыми волнами образуются области низкого и высокого давления - узлы и пучности стоячей звуковой волны. В узлах действует сила гравитации: частицы воздуха и взвешенные микрочастицы стремятся к центру узла. В пучностях действует сила антигравитации: частицы воздуха и взвешенные частицы стремятся покинуть пучность.

Похожие опыты могут проводиться в магнитном и электрическом поле для преодоления силы тяжести и уравновешивания объектов в левитирующем состоянии.

Научный сотрудник Бристольского университета Асьер Марцо занимается исследованиями в области ультразвука и электромагнетизма и выкладывает в открытый доступ интересные проекты для 3D-печатников – силовые лучи и устройства для акустической левитации!

Недавно мы рассказывали об интересном проекте за авторством команды латвийских исследователей из компании Neurotechnology, разрабатывающих , основанную на позиционировании с помощью ультразвуковых преобразователей. Проекты Асьера основаны на том же принципе – управлении объектами и даже удержании оных во взвешенном состоянии с помощью направленных звуковых волн.

Последний проект представляет собой именно устройство для акустической левитации мелких объектов – бусинок, капель жидкостей или даже не ожидающих такого поворота муравьев. Направленное звуковое поле генерируется ультразвуковыми преобразователями, установленными в нижней и верхней части аппарата. Преобразователи создают давление на объект, а фокусировка поля достигается за счет изгиба и регулировки выходной мощности верхнего и нижнего верхнего и нижнего массивов.

Для управления преобразователями понадобятся микроконтроллер Arduino Nano и драйвер L298N. Самих преобразователей в оригинальном дизайне сразу 72 штуки – автор рекомендует MSO-P1040H07T производства Manorshi или FBULS1007P-T от Ningbo.

Несущая конструкция аппарата предельно проста и может быть напечатана на 3D-принтере одной деталью по 3D-модели, предоставленной автором. Главное – не перепутать полярность при установке динамиков. Как вариант, можно собрать более мощную версию на 16-миллиметровых преобразователях, способную работать с более плотными и тяжелыми объектами, но несколько менее эффективную при левитации жидкостей. Полный перечень компонентов и подробные инструкции по сборке можно найти по этой ссылке , а процесс изготовления наглядно показан в ролике: Но, пожалуй, еще более интересен другой проект Асьера – этакое подобие силового луча. По сути своей, то уполовиненная, ручная версия того же левитатора. Принцип действия аналогичен, но на создание этого аппарата понадобится вдвое меньше преобразователей, плюс все тот же микроконтроллер и двойной драйвер.

Общая стоимость компонентов для акустического силового луча оценивается примерно в $75. Подробные инструкции можно найти по этой ссылке , а демонстрация работы и процесс сборки представлены в видео:А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру!.

Мысль о том, что такое нематериальное может поднимать предметы, может казаться невероятной, но это реальное явление. Акустическая левитация использует свойство звука вызывать колебания в твердом веществе, жидкости и тяжелых газах. Возможность производства антигравитационной силы с помощью звуковых волн была известна в древности.

Акустическая левитация удерживает капли воды

Физика звуковой левитации

Устройство акустической левитации состоит из двух основных частей:

преобразователя - вибрирующей поверхности, которая производит звуковые волны;
отражателя - пластины, от которой отражается звуковая волна.

Стоячая звуковая волна

Число волн, укладывающихся в промежуток
между преобразователем и отражателем, равно натуральному числу.

Звуковая волна, как и все звуки является продольной волной давления . В продольной волне движение каждой точки параллельно направлению распространения волны.

Когда звуковая волна отражается от поверхности, взаимодействие между ее сгущениями и разрежениями создает помехи. Сжатия звуковой волны встречают сжатия отраженной волны. Чтобы волна стояла на месте и не перемещалась, длина волны должна укладываться целое число раз в промежутке между преобразователем и отражателем. Таким образом, создаются замкнутые области густого воздуха и области разреженного воздуха. Используя стоячие звуковые волны можно подвесить в воздухе каплю воды.

Области низкого и высокого давления

Стоячая звуковая волна образует
области сжатого и разреженного воздуха

Капля воды расположена в узле

Акустическая левитация создает области
высокого давления, которые удерживают капли воды

Хотя наука и считается основной парадигмой развития человеческой цивилизации на протяжении уже как минимум двух столетий, однако восприятие мира большинством людей ещё далеко от научного. Например, для нас является диковинным такое явление, как акустическая левитация. Для повседневного бытового сознания сложно осознать, как с помощью звуковых волн можно заставить левитировать предметы. А между тем данное явление известно, пускай и в теории, учёным уже как минимум несколько десятилетий.

Что такое звук

На самом деле акустическая, или звуковая левитация , то есть стабильное положение предмета, обладающего ощутимой массой, в акустической волне, имеет довольно простое объяснение. Чтобы понять суть данного явления, достаточно вспомнить природу звука, о котором мы ещё со школьных времён знаем, что это волна. Звуковые волны распространяются в различных средах, будь это твёрдое вещество, жидкость или тяжёлый газ. Окружающий нас воздух и есть ничто иное, как тяжёлый газ, вернее, смесь газов.

Существует особый тип звуковых волн - так называемая стоячая волна. Такая волна возникает в особых колебательных системах, при которых звук отражается от некой преграды. При этом звуковая волна не просто отражается, но и накладывается на исходную звуковую волну, причём расположения максимальных и минимальных положений амплитуды должно повторяться. В реальной жизни стоячую звуковую волну можно слышать и наблюдать при игре на музыкальных инструментах - такие волны возникают при вибрации воздуха в трубе органа или при колебаниях струны гитары.

Левитация, то есть своеобразная область невесомости, в которую можно поместить материальный объект, появляется в данном случае в связи с чередованием областей высокого и низкого давления. Звуковые волны, распространяющиеся в воздухе, представляют собой потоки молекул. Накладываясь друг на друга в стоячей акустической волне, эти потоки молекул создают разреженные зоны, в которых воздействие гравитации существенно снижается. Именно благодаря этому попадающий в стоячую волну предмет может фактически зависать, то есть терять свой вес.

Вибрация и отражение

На практике, впрочем, звуковая левитация пока что может осуществляться лишь с небольшими предметами и незначительным количеством того или иного вещества. Также очевидно, что на данный момент акустическая левитация, своими руками воссозданная в бытовых условиях, это сложная задача. Хотя при определённом везении, необходимых знаниях и наличии нужных материалов и приборов такого результата добиться можно. Чаще всего попытки достичь акустической левитации осуществляются с каплей воды.

Любое приспособление для осуществления данного вида левитации должно состоять из преобразующего устройства, обладающего вибрирующей поверхностью, испускающей звуковые волны, и отражательных поверхностей, от которых эти волны будут «отскакивать». Опыты показывают, что эффективнее всего придать как преобразующей вибрирующей поверхности, так и отражателям вогнутую форму. За счёт этого лучше достигается фокусировка звука. Помимо этого, необходимо особое внимание уделить ровности преобразующих и отражающих поверхностей и правильному их расположению относительно друг друга. Потому что звуковая волна должна отражаться от поверхности под тем же углом, под каким она на неё попадает.

Акустическая гравитация является перспективным направлением исследований в практической технологической сфере, так как она почти не зависит от используемых в работе материалов, что снижает стоимость экспериментов. С другой стороны, пока что не удаётся достигнуть звуковой левитации с предметами существенной массы, вес которых исчисляется килограммами и более. Для удержания в состоянии невесомости материальных объектов в данном случае требуются сильные звуковые волны. Поэтому акустическая левитация пока что не слишком устойчива - если поместить в стоячую волну достаточно массивный предмет, то для его поддержания потребуются столь мощные звуковые волны, что их интенсивность может просто разрушить объект.

Швейцарцы не только сыр едят, но и левитируют

При упоминании Швейцарии самыми распространёнными и объяснимыми ассоциациями являются знаменитые швейцарские часы, банки и сыры. Однако в данной стране активно развивается фундаментальная наука, так что неудивительно, что успешные эксперименты с акустической левитацией проводятся именно здесь. Местные учёные в последние годы достигли наибольших успехов в данном направлении. Так, специалисты Швейцарской высшей технической школы (Цюрих) впервые сумели добиться контролируемого полёта предметов в области акустической левитации.

Швейцарцы сумели решить одну из самых каверзных проблем звуковой левитации - размер предмета, помещённого в стоячую волну, не должен превышать половину длины используемой звуковой волны. Если же звуковые волны слишком интенсивные, то они опасны для стабильности осуществляемого процесса. Учёные разработали установку из множества модулей «преобразователь - отражатель», которые уравновешивают друг друга. Испускаемые звуковые волны изменялись с помощью компьютерной программы, благодаря чему удалось достичь управления над левитирующим предметом.

Исследователи смогли не только поочерёдно вращать в различных направлениях зависшую зубочистку, но и добиться соединения в один ком твёрдых частиц и слияния в одну большую каплю нескольких маленьких капель воды.

Разработкой проблемы звуковой левитации занимаются не только в Швейцарии, но и в США. Работники Аргоннской национальной лаборатории близ Чикаго сумели осуществить звуковую левитацию с биологически активными материалами. Пока что это никак не приближает человечество к одному из заветных мечтаний футурологов и писателей-фантастов - к портативному устройству левитации человека. Достижение американских учёных связано прежде всего с медициной и биологией, так как помогает осуществлять различные манипуляции в более стерильных условиях. Впрочем, пока что и это лишь перспективная разработка на будущее - на сегодня масса биологически активного вещества, с которым можно манипулировать в условиях акустической гравитации, не превышает одного миллилитра.

Александр Бабицкий