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Ondas sonoras provocam levitação e dança de gotículas

O impressionante vídeo acima, elaborado por pesquisadores do Instituto Federal de Tecnologia de Zurique (ETH), Suíça, mostra o controle de gotículas com o uso de ondas sonoras de alta frequência.

O desenvolvimento do aparelho, capaz de fazer com que as gotas flutuem e “dancem”, sem que explodam, teve sua primeira fase divulgada aqui no Make It Clear Brasil, no artigo “Ondas sonoras levitam e movimentam objetos”, de julho de 2013. Agora, de acordo com um artigo publicado no periódico Physical Review Letters, o novo aparelho utilizado na manipulação das gotas funciona propagando ondas na frequência ultrassônica de 32,5 kilohertz, portanto, inaudíveis para nós, humanos.

As ondas sonoras geradas por um transdutor acústico (instrumento que transforma um tipo de energia em outro; neste caso, energia elétrica em som) podem ser refletidas por um objeto na direção da própria onda inicial, o que gera uma onda estacionária repleta de nós — pontos nos quais as ondas se sobrepõem — que se mantêm em repouso mesmo quando a onda oscila. A força nesses nós supera a da gravidade, fazendo com que levitem os objetos neles fixados. Porém, os pesquisadores responsáveis pelo mecanismo de levitação desejavam ir além: queriam manipular as gotículas levitadas, movendo-as de maneira controlada.

Cientistas desenvolveram um aparelho capaz de movimentar gotículas com a utilização de ondas sonoras de alta frequência. Crédito: Daniele Foresti e Dimos Poulikakos; Foto extraída do vídeo

Cientistas desenvolveram um aparelho capaz de movimentar gotículas com a utilização de ondas sonoras de alta frequência. Crédito: Daniele Foresti e Dimos Poulikakos; Foto extraída do vídeo

“Nosso conceito se baseia em três (…) ressonadores controlados por computador que podem criar uma onda acústica estacionária e mudar seu formato em um espaço definido”, diz Daniele Foresti, físico do ETH e coautor do estudo. Os ressonadores, objetos que amplificam o som, foram posicionados em círculo e geraram ondas sonoras com frequência de cerca de 32,5 kHz. Conforme as ondas mudavam de forma, os nós se moviam e, também, os objetos que levitavam na posição original deles. Ao todo, o novo aparelho de manipulação acústica se assemelha a um “disco de aproximadamente 5-6 centímetros de circunferência”, segundo Foresti.

O controle da altura e da direção em que as gotículas se movem depende apenas do ajuste da amplitude da onda, o que equivale, na prática, a “aumentar o volume”. “Modulando as ondas sonoras, podemos ‘virar’ o campo de levitação interior”, afirma o pesquisador. Por enquanto, a velocidade de movimentação das gotas é muito baixa, e a frequência, alta demais para que o objeto levite objetos maiores. “Teríamos que deixar a extensão ultrassônica e entrar na audível”.

Os cientistas estão confiantes de que seus resultados serão aproveitados em vários campos da ciência, pois o contato físico entre o objeto que se deseja estudar e a superfície de um recipiente qualquer distorce, muitas vezes, as conclusões de pesquisas. Por outro lado, uma técnica sem contato reduz os riscos de contaminação em testes biológicos e farmacêuticos. Além disso, a ausência de contato significa que não há fricção, fato que reduz o desperdício de material, principalmente em escalas menores, uma vez que gotículas de água, por exemplo, tendem a se fixar no vidro e em outras superfícies, e podem ficar presas nas paredes de recipientes, o que acaba por inutilizá-las nos trabalhos.

Fonte: LiveScience


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This entry was posted on 23 de Janeiro de 2014 by in Ciência e Tecnologia, Física and tagged , , , , .

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