La levitación acústica es el fenómeno por el cual se pueden levitar objetos mediante el sonido. Para poder levitar un objeto necesitamos que el sonido ejerza una fuerza sobre el objeto que pueda vencer la fuerza de la gravedad y que al mismo tiempo las partículas queden confinadas en un punto concreto. Las fuerzas generadas por las ondas sonoras suelen ser débiles por eso necesitamos ondas sonoras de alta intensidad para crear efectos no lineares. Para poder crear un campo acústico donde las partículas queden suspendidas necesitamos crear ondas estacionarias.

Las ondas estacionarias son las ondas sonoras que se forman por la interferencia de dos ondas de las mismas propiedades (amplitud, frecuencia, etc.) que viajan en sentido opuesto.

El sonido se propaga a través del aire desplazando las partículas durante el paso de la onda sonora. Se forman zonas de máximos y mínimos de presión (antinodos/vientres) y puntos inmóviles (nodos). Cuando estas partículas quedan confinadas en un nodo se produce la levitación acústica.(Figura en word adjunto)

Si vemos un ejemplo de una configuración típica para levitar objetos con sonido, tendríamos un generador de ultrasonidos que crea ondas sonoras y un reflector donde se reflejan las ondas sonoras incidentes. El generador de ultrasonidos crea un sonido de una determinada frecuencia. Si la distancia entre generador y reflector es un múltiple de la mitad de la longitud de onda del sonido emitido, la onda sonora emitida y la reflejada crearan interferencia produciendo una onda estacionaria. Se utilizan ultra sonidos, sonidos de frecuencias muy elevadas y niveles de presión sonora muy elevados (150dB) que crean efectos no lineares de este modo el nivel de presión sonora de los antinodos superiores e inferiores es suficiente elevado  para mantener la partícula en una posición dada. (Figura en word adjunto)

Para que un objeto quede levitando mediante esta técnica debe tener una tamaño de entre un tercio y un medio de la longitud de onda del sonido incidente. Si el tamaño del objeto es superior a la mitad de la longitud de onda el objeto no puede levitar.

 Referencias:

ACTIVIDAD

Lee el texto y responde a las siguientes preguntas.Para responder alguna de ellas deberás hacer uso de internet indicando de qué página web has extraído la información.

  1. Observa la imagen inferior. La distancia entre partículas de polvo es de 1cm. ¿Cuál es la frecuencia de la onda estacionaria que hace que la partícula de polvo quede suspendida? (Figura en word adjunto)
  2. Tenemos una onda estacionaria de longitud de onda de 0,010m. ¿Podrá una partícula de polvo de 3mm quedarse suspendida? Y una de 9mm?
  3. Si el transductor emite una onda sonora de 22000Hz, ¿Cuál es la distancia a la que debemos colocar el reflector para que se produzca una onda estacionaria.
  4. ¿Por qué actualmente podemos suspender una partícula de pim pom y no una canica?
  5. Busca cuales son aplicaciones de la levitación acústica.
  6. Debate con los compañeros en qué ámbito y como puede mejorar nuestra vida cuotidiana la levitación acústica.

Datos: velocidad del sonido v= 343m/s.

OBJETIVOS DE LA ACTIVIDAD

  • Profundizar en la teoría de ondas, en concreto las ondas estacionarias.
  • Ver posibles aplicaciones de los conceptos físicos en nuestra vida cuotidiana.
  • Reflexionar sobre los avances de la ciencia en nuestra sociedad.
  • Utilizar motores de búsqueda de información y saber contrastar la información encontrada.

EVALUACIÓN

  • Correcta resolución de la actividad planteada.
  • Correcta utilización de las fuentes de información.
  • Participación activa en el debate.

 

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