A primera vista puede parecer un truco de magia, pero no lo es. Se trata de un fenómeno físico conocido como levitación acústica, que consiste en mantener un objeto suspendido en el aire mediante ondas sonoras. En el montaje del vídeo se han utilizado dos pequeños altavoces enfrentados que generan ondas sonoras cuya frecuencia se encuentra justo por encima de lo que el oído humano es capaz de percibir, 22 kHz. Si se alinean de forma precisa ambos altavoces y se ajustan las ondas de forma que tengan la misma amplitud y frecuencia, se crean dos movimientos ondulatorios en sentidos opuestos que interfieren uno con otro, dando lugar a lo que se conoce como onda estacionaria.
La principal característica de una onda estacionaria es que a lo largo de la misma hay diversos puntos, llamados nodos, que permanecen inmóviles. Un nodo se corresponde con aquel punto en el que la cresta de una onda -la parte más alta- coincide con el valle de la otra -la parte más profunda-, cancelándose ambas. Esto es lo que se llama interferencia destructiva.
En ausencia de gravedad, las gotas de un líquido con el tamaño, la densidad y la tensión superficial adecuadas descansarían plácidamente en los nodos sin moverse. Ahora bien, cuando se realiza este experimento en la Tierra hay que tener en cuenta también la acción de la gravedad. Pero si la onda sonora tiene la energía suficiente –cuanta más frecuencia tenga, mayor es su energía-, entonces sí es capaz de compensar la atracción gravitatoria, gracias a lo que se conoce como presión de radiación. En ese caso, el punto de equilibrio quedaría un poco por debajo del nodo.
Además de resultar muy espectacular, la levitación acústica también tiene sus aplicaciones. Por ejemplo, puede servir para suspender en el aire pequeñas gotas de materiales fundidos con el fin de que se vayan enfriando y endureciendo. O mantener estático un objeto y poder manipularlo en determinados trabajos de precisión, como la fabricación de pequeños componentes electrónicos. También se emplea para analizar muestras que no pueden entrar en contacto con un recipiente, ya sea por riesgo de contaminación o de reacción química.
Este último caso es el del vídeo del principio. Si una solución con sustancias farmacológicas se solidifica en un recipiente, el contacto con su superficie suele hacer que cristalice. Al cristalizar, las sustancias se vuelven menos solubles y el cuerpo no las asimila completamente. Mediante la levitación acústica, en cambio, se puede conseguir que la solución solidifique sin cristalizar, lo que podría ayudar al desarrollo de medicinas más eficaces.
En ausencia de gravedad, las gotas de un líquido con el tamaño, la densidad y la tensión superficial adecuadas descansarían plácidamente en los nodos sin moverse. Ahora bien, cuando se realiza este experimento en la Tierra hay que tener en cuenta también la acción de la gravedad. Pero si la onda sonora tiene la energía suficiente –cuanta más frecuencia tenga, mayor es su energía-, entonces sí es capaz de compensar la atracción gravitatoria, gracias a lo que se conoce como presión de radiación. En ese caso, el punto de equilibrio quedaría un poco por debajo del nodo.
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Además de resultar muy espectacular, la levitación acústica también tiene sus aplicaciones. Por ejemplo, puede servir para suspender en el aire pequeñas gotas de materiales fundidos con el fin de que se vayan enfriando y endureciendo. O mantener estático un objeto y poder manipularlo en determinados trabajos de precisión, como la fabricación de pequeños componentes electrónicos. También se emplea para analizar muestras que no pueden entrar en contacto con un recipiente, ya sea por riesgo de contaminación o de reacción química.
Este último caso es el del vídeo del principio. Si una solución con sustancias farmacológicas se solidifica en un recipiente, el contacto con su superficie suele hacer que cristalice. Al cristalizar, las sustancias se vuelven menos solubles y el cuerpo no las asimila completamente. Mediante la levitación acústica, en cambio, se puede conseguir que la solución solidifique sin cristalizar, lo que podría ayudar al desarrollo de medicinas más eficaces.
NOTA: Esta entrada participa en la
XXXIV Edición del Carnaval de la Física organizado por Hablando de Ciencia.
FUENTES:
- Levitación acústica, en Wikipedia.
- Acoustic levitation, en How Stuff Works.
- Efectos no lineales en la física clásica I: levitación acústica, en MiGUi.
- No magic show: Real-world levitation to inspire better pharmaceuticals, en Argonne National Laboratory.
¡Mola mucho!
ResponderEliminarOye, la levitación acústica, ¿podría relacionarse con las ondas infrasónicas de los terremotos?
Que bueno!
ResponderEliminar@Ununcuadio Uuq Sin entender del tema como no entiendo, los infrasonidos son por debajo de los 20 Hz y estas son de por encima de los 22 kHz. No creo que tenga nada que ver.
ResponderEliminarUnuncuadio Uuq - Efectivamente, como dice Adama, la frecuencia ya marca una importante diferencia entre las ondas sonoras y las ondas sísmicas.
ResponderEliminartony - :)
¡Curiosísimo!
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