Akusztikus levitci II kategria Csapatnv Sulls Nagy Dniel

Akusztikus levitáció II. kategória Csapatnév: Sulls Nagy Dániel 12. a és Szunyoghy Dóra 12. b XVII. Kerületi Balassi Bálint Nyolcévfolyamos Gimnázium Felkészítő tanár: Komáromi Annamária

Akusztikus levitáció Kisméretű tárgyak hanghullámok közé helyezve lebegnek. Ezt a jelenséget vizsgáljuk egy házi készítésű berendezés segítségével. Házi készítésű akusztikus levitátor

A kísérleti berendezés[1] 1. 2. 3. 4. 5. 6. Arduino Analóg jel Motor Driver Négyszögjel Transzduktorok 40 k. Hz ultrahang [1] https: //www. instructables. com/id/Acoustic-Levitator/

Így néz ki a való életben

Elmélet - A levitáció alapjai Erő → Gravitációs erő (piros) Ellenerő → Hangnyomás (kék) A tárgy nyugalomban marad, ha az erők eredője nulla. (néha rezeg) Lebegő tárgy és az őt befolyásoló erők

Elmélet - Hogy működik az akusztikus levitáció[2] 1. Hang → Longitudinális hullám 2. Speciális kialakítás → Állóhullám 3. Mozdulatlan csomópontok és amplitúdópontok 4. Állandó nyomáskülönbség 5. Hangnyomás kiegyenlíti a gravitációs erőt → Levitáció [2] https: //science. howstuffworks. com/acoustic-levitation. htm Egy álló hanghullám keletkezése [3] http: //www. silcom. com/~aludwig/musicand. htm

Elmélet - a hullámhossz kiszámítása[4] Ahol λ a hullámhossz, c a hangsebesség, f pedig a hanghullám frekvenciája. A csomópontok közti távolság: λ / 2[5] = 4. 25 mm [4] https: //en. wikipedia. org/wiki/Longitudinal_wave [5] http: //mafija. fmf. uni-lj. si/seminar/files/2014_2015/Acoustic_levitation. pdf

Kísérlet - Lebegő tárgyak befolyásolása eldöntéssel Egyéb kellékek: ● Szögmérő ● Ragasztószalag Eldöntjük a levitátort, amíg a tárgy ki nem esik. Leolvassuk ezt a szöget Némelyik tárgy 90°-os döntésnél is lebeg A kísérleti összeállítás

A kísérlet eredményei

Kísérlet - Tárgyak befolyásolása külső ultrahang forrással Egyéb kellékek: ● 40 k. Hz-es ultrahangot kibocsátó pálca ● Zseplámpa ● Papír 5 mm-es beosztással Közelítjük a pálcát a lebegő tárgyakhoz. A maximális kitérésüket vizsgáljuk. A kísérlet elvégzése

A kísérlet eredményei A maximális kitérés a levitátoron belüli magasság függvényében

3. Magyarázat Fókuszpont: középen (6 cm) → Itt kisebb kitérés lehetséges, nagyobbak az erőhatások A nyomáskülönbség tartja a tárgyakat a helyükön → A levitátor dönthető Különbségek oka → Döntött helyzetben a lebegő tárgy nem a középpontban lesz (kicsit lejjebb kerül) → Kisebb A létrejövő nyomáskülönbségek nyomáskülönbség http: //aip. scitation. org/doi/full/10. 1063/1. 4989995 [6]

Eredmények összegzése Az akusztikus levitáció jelenségét akár otthon is létrehozhatjuk A levitátorba helyezett, lebegő tárgyakat befolyásolhatjuk, függ: 1. Helyüktől a levitátoron belül (alul, felül, középen) 2. Tárgy sűrűsége és alakja A befolyásolás megszűnésével a tárgyak visszaugranak eredeti helyzetükbe. A levitáló tárgyak érzékenyek, mert az erőhatások kicsik. Tárgyak magassága nem változtatható meg miután elhelyeztük őket.

Az akusztikus levitáció alkalmazásai ● Anyagok tárolása a tárolóedény falának az érintkezése nélkül → Gyógyszerészet, pontosabb tömegspektrométeres mérések[7] ● Kisebb állatok, biológiai minták lebegtetése → Új megfigyelések ● Folyadékok lebegtetése → A folyadékok dinamikájának jobb megismerése, felületi feszültség pontosabb mérése ● Látványos jelenség → Szórakoztatás [7] http: //aip. scitation. org/doi/full/10. 1063/1. 4989995 Lebegő tárgyak 960 fps-ben

Köszönjük a figyelmet! Irodalomjegyzék: [1] A leírás, ami alapján a levitátor készült: https: //www. instructables. com/id/Acoustic-Levitator/ Egyéb források: https: //en. wikipedia. org/wiki/Acoustic_levitation https: //www. youtube. com/watch? v=y. VDWr. Wpa. Bho