از قدرت شگفتانگیز امواج صوتی چه میدانید؟
از بلندکردن اشیا تا جراحی مغز
تصور شما از امواج صوتی چیست؟ یا چرا وقتی به یک شیء ضربه میزنیم، صدا تولید میشود؟ شاید این سوالها خیلی ذهن شما را درگیر کرده باشند
بهطور خلاصه اگر بخواهیم صوت را تعریف کنیم باید عنوان کنیم که هوا دارای خاصیت ارتجاعی است و هنگامی که یک لایه از مولکولهای هوا به جلو رانده میشود، این لایه به نوبه خود لایه دیگری را به جلو میراند و خود به حال اول برمیگردد.
لایه جدیدی نیز لایه دیگری را به جلو میراند و به همین ترتیب این عمل بارها و بارها تکرار میشود تا انرژی به پایان برسد.
این جابهجایی مولکولها اگر بیش از ۱۶مرتبه در ثانیه تکرار شود، صدا بهوجود میآید.
حال در این مطلب قصد داریم از قدرت باورنکردنی امواج صوتی برای شما بگوییم و اینکه تکنولوژی چگونه به دنبال استفاده از این قدرت است.
بلندکردن اشیا
دانشمندان از دهه۱۹۷۰ به چگونگی بلندکردن اشیا با امواج صوتی پی بردهاند. محققان ژاپنی بهتازگی این ایده را نهتنها برای ذرات کوچک در حال حرکت، بلکه برای جابهجایی سهبُعدی آنها نیز به کار بستهاند.
جابهجایی صوتی، تاثیرات غیرخطی امواج صوتی شدید که برخی قابل شنود هستند و برخی خیر را به کار گرفته و اختلاف فشار بین این امواج و شیء را بهمنظور بالابردن آن شیء و معلق نگهداشتن آن در هوا مورد استفاده قرار میدهد.
محققان ژاپنی یک عنصر سوم را هم اضافه کردهاند: چهار دسته بلندگو که روبهروی هم قرار گرفته و فرکانسهای بالای غیرقابل شنودی را منتشر میکنند. این بلندگوها در کنار هم نقطه کنترلشدهای ایجاد میکنند که تمام فرکانسهای همدیگر را قطع میکنند. سپس، هنگامی که دانشمندان فرکانس ارسال شده از هر دسته را تنظیم کردند، توانستند آن نقطه و ذرات را به اطراف حرکت دهند.
راحتترکردن تنفس
مهندسِ آکوستیک، سندی هاوکینز، در سال ۲۰۰۹ با اختراع دستگاه فلوت ریه، استفاده از امواج صوتی با فرکانس پایین را بهعنوان راهی برای کمک به افراد مبتلا به آمفیزم ریه و سایر بیماریهای تنفسی قرار داد. این دستگاه دم دستی و کوچک متشکل از یک لوله پلاستیکی بلند است که به یک دهانگیر و یک دهنی مایلار داخلی وصل شده است.
با ۱۵ تا ۲۰بار دمیدن در داخل این دهانگیر، لرزش پیوستهای به قفسه سینه ارسال میشود که به فرکانس مژک شباهت دارد «اندامک نی مانندی که به بیرون راندن گرد و خاک و مخاط از ریهها کمک میکند».
در انجام اینکار، فلوت ریه، سیستم ترشح طبیعی ریهها را تحریک کرده و همگام با آن به تنفسی آسانتر کمک میکند.
جراحی مغز
شیوه کارکرد دستگاه «اکس آبلِت» که توسط یک شرکت بهداشتی ساخته شده است، عبارت است از استفاده از تصویرسازی تشدید مغناطیسی (MRI) همراه با هدایت سونوگرافی متمرکز برای انجام عمل جراحی غیرتهاجمی مغز. پزشکان با استفاده از امآرآی تومور را مکانیابی میکنند.
سپس اکس آبلِت کلاهمانند را برای تولید امواج صوتی با فرکانس بالا که از میان جمجمه میگذرد، استفاده میکنند. این امواج سایشهای گرمازایی را تولید میکنند که تومور را به آرامی از بین میبرد.
تولید برق
برای تامین بیشتر انرژی مورد نیاز کشورهای در حال توسعه، تیمی از محققان، خوراکپز اسکور را ساختند. این خوراکپز که سوخت آن از چوب تامین میشود، گرما را به صوت و سپس صوت را به برق تبدیل میکند. خوراکپز اسکور مجهز به لولهای است که گرمای اضافی پخت و پز را مهار میکند.
هنگامی که این گرما تحت کنترل درمیآید، به موتور ترمو آکوستیک خوراکپز منتقل میشود؛ با گرمشدن هوای فشرده درون آن و ایجاد ارتعاش، امواج صوتی شدید تولید میشود.
سپس یک دینام یا تناوبگر خطی، این امواج صوتی را به الکتریسیته تبدیل میکند. این خوراکپز هیچ قسمت متحرکی ندارد و بنابراین، در جای خود ثابت خواهند ماند. خوراکپز اسکور همچنین سه ساعت پس از استفاده میتواند برق کافی برای روشنایی خانه در طول شب را فراهم کند.
اندازهگیری دما
همه دماسنجها بهصورت یکسانی درست نشدهاند. زیرا درجه حرارت بسیار بالا در مکانهایی مانند راکتورهای هستهای میتواند موجب رانش و درنتیجه، بیدقتی شود.
دانشمندان در حال جایگزینی دماسنجهای صوتی به جای دماسنجهای سنتی هستند. دماسنج صوتی یک لوله سرامیکی پر از گاز است که در یکسوی آن یک بلندگو و در سوی دیگر آن یک میکروفن قرار دارد.
امواج صوتی از سمت بلندگو بهسوی میکروفن حرکت میکند و سپس مدت زمان این حرکت اندازهگیری میشود. هرچه هوا گرمتر باشد، صوت سریعتر حرکت میکند و دانشمندان میتوانند از این اطلاعات برای تعیین دمای گاز استفاده کنند.
تمیزکردن شیشه جلوی اتومبیل
شرکت خودروسازی بریتانیایی مک لارن با بهکارگیری امواج صوتی برای ایجاد یک میدان منحرفکننده آب، در حال برنامهریزی برای استفاده از فناوری مورد استفاده در جتهای جنگنده، برای تمیز نگاهداشتن شیشه جلوی اتومبیلهای خود است.
در حالی که شیوه دقیق این فناوری مخفی نگاه داشته شده است، ما پی بردهایم که در نوعی ژنراتور فراصوتی که میتواند به صورتی مخفیانه در گوشهای نصب شود، از لایه محافظتی و برف پاککن چشمپوشی شده است.
ارتعاش پایدار فرکانس بالای این فناوری از چسبیدن آب و گرد و خاک به شیشه جلوگیری میکند.
منبع: شهرآرا آنلاین
12
