Fin da bambini il concetto di levitazione ci ha sempre affascinato. La più comune delle rappresentazioni viene data da qualche illusionista che, sfruttando qualche trucco magico, riesce a far cadere nel tranello lo spettatore. Stiamo però parlando di trucchi, di finzione, ma se invece non lo fosse? Se esistesse davvero la levitazione?
Ebbene, la levitazione esiste in diverse forme, ma oggi parleremo di quella acustica.
Partiamo dal concetto di suono: il suono è un’oscillazione delle particelle del mezzo comprimibile in cui esso si propaga. Inoltre, il suono è un’onda meccanica e, come tutte le onde, viene generato da una sorgente, in questo caso che vibra. Il mezzo comprimibile in cui il suono si propaga è quindi una componente fondamentale che permette a questo fenomeno di accadere. Per questo il suono nello spazio non si propaga a causa dell’assenza di un mezzo comprimibile.
In aggiunta, esso ha una direzione e pressione longitudinale. In un’onda longitudinale il movimento dei vari punti di cui è costituita è parallelo alla direzione finale dell’onda.
Fissato il concetto che il suono è uno spostamento, un movimento di particelle che si spingono le une con le altre, non è strano immaginarsi che esso possa far levitare gli oggetti.
Intanto, con levitazione si intende un processo mediante il quale la forza di gravità, ricavata dalla più celebre delle formule della fisica, F = ma, viene vinta da un’altra forza che si oppone ad essa, mantenendo l’oggetto sospeso letteralmente in aria. Sfruttando la pressione generata dalle onde sonore, che non è altro che la forza fratto la superficie di applicazione, possiamo far galleggiare in aria piccoli oggetti solidi e liquidi.
Immaginate il potere di spostare gli oggetti senza neanche toccarli e magari di effettuare processi pericolosi per l’uomo semplicemente a distanza, fenomenale.
Come funziona la levitazione acustica?
Un levitatore acustico è formato due componenti principali: un trasduttore, una superficie vibrante che emette il suono e un riflettore che riflette le onde emesse dal trasduttore.
Spesso il trasduttore e il riflettore hanno superfici concave per aiutare a concentrare il suono all’interno di un’area definita. L’onda sonora emessa dal trasduttore rimbalza sul riflettore.
Posizionando il trasduttore ad una distanza ottimale dal riflettore è possibile generare un’onda stazionaria, cioè, come suggerisce il termine, un’onda che tende a non spostarsi nello spazio, ma solo ad oscillare nel tempo. Questo accade perché l’onda riflessa ha la stessa frequenza e la stessa ampiezza dell’onda incidente, cioè l’onda che incide sulla superficie del riflettore. La sovrapposizione delle due onde genera un’onda stazionaria.
L’onda stazionaria è particolare perché ha dei punti di minima pressione, definiti anche nodi, e dei punti di massima pressione, definiti anche antinodi.
Per immaginarcelo, proviamo a pensare ad una corda tesa legata tramite un moschettone fisso ad una parete. Facendola oscillare, osserveremo dei punti in cui la corda non oscillerà mai, i nodi appunto, e punti in cui la corda sarà al massimo dell’oscillazione, gli antinodi.
Ora, basta posizionare nei nodi l’oggetto che vogliamo far levitare e il gioco è fatto!
Recenti progressi nella levitazione acustica hanno però consentito non solo di sospendere oggetti a mezz’aria ma anche di ruotarli in tre dimensioni. Inoltre, non è più limitata ai piccoli oggetti ma può essere impiegata per far levitare oggetti più grandi della lunghezza d’onda acustica prodotta e utilizzata. Questi oggetti si possono inoltre far spostare nelle tre dimensioni, e nel caso, per esempio, di gocce di soluzioni si possono combinare o separare. Il vantaggio in quest’ultimo caso è che, a differenza della pressione del tocco delle dita che può provocare deformazioni nei materiali, quindi compromettere l’efficienza di una reazione chimica, con la levitazione acustica non si hanno questi problemi.
Applicazioni:
Alcuni esperimenti dimostrano i vantaggi della levitazione, come ad esempio per la trasfezione del Dna. Il processo di trasfezione è quel processo che consente di inserire parti di DNA all’interno delle cellule. Questa tecnica è molto utilizzata in ambito medico e farmaceutico durante la ricerca di vaccini e durante la creazione di nuovi farmaci. Con la levitazione acustica si potrebbero veicolare solidi e liquidi evitando le problematiche che insorgono con le tecniche tradizionali a causa della pressione.
Qui potrete vedere come i ragazzi del BIG (Bristol Interaction Group) vedere come attraverso dei guanti levitatori, è possibile catturare, spostare e combinare particelle di materia.
Fonti:
https://www.multimediaplayer.it/cose-la-levitazione-acustica/
https://it.wordssidekick.com/how-acoustic-levitation-works-27415
Copertina:
https://www.focus.it/tecnologia/innovazione/antigravita-vicini-alla-levitazione-sonora-hi-tech