Un principiu vechi de un secol, folosit pentru acordarea instrumentelor muzicale, a fost adaptat pentru a pune în mișcare roboți capabili să zboare, să plutească și să se dirijeze singuri folosind doar unde sonore.
Atunci când suflăți deasupra gurii unei sticle goale, se produce un sunet clar și constant. În prezent, inginerii au aplicat exact același principiu pentru a anima roboți diminuați care nu conțin nici un motor, potrivit publicației
Aceste noi aparate funcționează exclusiv prin puterea sunetului. Când frecvența corectă este direcționată către ele, cavitățile goale, încorporate în construcția lor, intră în rezonanță și eliberează un jet de aer, oferind suficientă forță de propulsie pentru a manevra o barcă mică sau pentru a ridica de la sol un robot zburător diminut. Cercetătorii au prezentat această descoperire într-un articol publicat pe 12 august în revista Science Advances.
Citește șiPuffer vs Boiler: Diferențe esențiale și cum să alegi corect
Fenomenul pe care se bazează această tehnologie, denumit rezonanță Helmholtz, a fost investigat pentru prima dată în 1856 de fizicianul german Hermann von Helmholtz, care dorea să creeze un dispozitiv pentru reglarea instrumentelor muzicale. El a constatat că, odată ce aerul reținut într-o cavitate atinge rezonanța, se produce și un jet delicat de aer.
„Nu este foarte puternic atunci când faci asta cu un instrument muzical, pentru că presiunea este scăzută”, a declarat Selman Sakar, coautor al studiului și profesor asociat de inginerie mecanică la Institutul Federal Elvețian de Tehnologie din Lausanne (EPFL), Elveția. „Dar dacă ai putea crește presiunea, dintr-odată acel jet ar putea deveni semnificativ, astfel încât forța să poată fi utilizată pentru acționarea unor mecanisme”, a explicat el pentru Live Science.
Echipa a const
În ce fel cercetătorii au transformat undele sonore într-o forță de propulsie?
Prin utilizarea unei metode specializate de imprimare 3D, cercetătorii au fabricat structuri goale inspirate de ecuațiile originale ale lui Helmholtz și au demonstrat, prin teste de laborator și simulări computerizate, că acestea generează forța de propulsie anticipată.
Grupul a realizat navete de aproximativ 5 centimetri lungime, echipate cu mai multe cavități rezonante, fiecare calibrată la un ton distinct și poziționată în direcție diferită. Prin schimbarea tonului emis de un emisor situat în vecinătate, cercetătorii puteau ghida navetele în direcția stângă, dreaptă sau înainte.
La o dimensiune mult mai mică, unele având doar 1 milimetru, echipa a realizat „microaparate de zbor” (microfliers) care obțineau portanță prin două mecanisme distincte. În primul caz, dispozitivele producînd o forță de propulsie descendentă asemănătoare unei rachete, se bazau pe aer pentru a se mișca, iar în al doilea, micile pale atașate erau puse în mișcare de undele sonore, obținând astfel un efect similar celui unui elicopter. microfliers
Tehnologia oferă un avantaj față de metodele tradiționale de generare a forței, fiind posibilă realizarea ei la dimensiuni extrem de mici, a subliniat Sakar.
Motoarele convenționale au „o limită fundamentală” în ceea ce privește miniaturizarea, din cauza componentelor fizice de care au nevoie pentru a funcționa, precum magneții, bobinele și arborii, a spus el. Deoarece aceste rezonatoare sunt pur și simplu cavități goale cu o formă realizată cu mare precizie, nu există o limită comparabilă în privința dimensiunilor până la care ar putea fi micșorate în viitor.
Cercetătorii afirmă în studiu că același principiu ar putea fi folosit, în cele din urmă, pentru a roti și manipula cu precizie obiecte mici în aer, fără a le atinge, sau pentru a construi suprafețe moi și flexibile care se îndoaie și își schimbă forma la comandă atunci când „aud” o anumită frecvență. Acestea ar putea avea aplicații biomedicale, precum stenturile cardiace.
În prezent, cercetătorii pot folosi această lucrare ca punct de plecare, a declarat Sakar.
Cred că această lucrare este importantă în sensul că am prezentat principiile de proiectare
El a menționat că studiile viitoare ar putea viza proiecte cu aplicații mai concrete, sisteme de control sau navigație.
COMENTARII / 0