Brug af lydbølger til at modellere rotationsdynamikken i inertielle mange-partikel-klyngerobjekter

Et team af forskere, der arbejder ved University of Chicago, har fundet en måde at bruge lydbølger til at modellere et system til rotationsdynamik af inerti mange-partikel-klynger. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Physical Review Letters , beskriver gruppen den model, de har skabt, og mulige anvendelser for den.

På grund af vanskeligheden ved at studere fjerne kroppe som exoplaneter og sorte huller, forsøger astrofysikere at skabe modeller til undersøgelse i stedet. I denne nye indsats har forskerne skabt en fysisk model til at studere rotationsdynamikken involveret i objekter lavet af mange mindre objekter, mens de spinder med forskellige hastigheder.

Modellen bestod af en lydhøjttaler inde i en gennemsigtig boks og millimeterstore plastikkugler. Ved at skubbe højttaleren til at udsende stående lydbølger var forskerne i stand til at svæve plastikkuglerne i en fast højde. Dernæst udnyttede de funktionerne i de lydbølger, de genererede, til at skabe en svag tiltrækning mellem plastikkuglerne, mens de svævede over højttaleren. Dette trak dem mod hinanden, indtil de forenede sig for at danne en 2D rund genstand, der ligner en middagstallerken. Derefter var de ved at justere lydens frekvens i stand til at dreje det objekt, de havde skabt. Ved yderligere at justere højttalerens parametre var de i stand til at kontrollere, hvor hurtigt deres plade med kugler snurrede.

Forskerne filmede handlingen, mens de øgede hastigheden på deres spindeplade. Pladen ændrede sig fra en rund form til en, der var mere oval. Efterhånden som spindehastigheden steg, begyndte pladen at skille sig fra hinanden, og slyngede kugler i den nærmeste afstand. Og så, overraskende nok, forenede de slyngede kugler sig langsomt igen og dannede en ny tallerken.

Forskerne bemærkede, at spindepladen opførte sig anderledes end spindevæske - dens effektive overfladespænding steg for større klumper af kugler - en effekt, bemærkede de, der ville ligne en kop vand med en anden overfladespænding end en spand med vand. De foreslår, at yderligere undersøgelse er nødvendig for at forklare forskellen. De bemærker også, at deres model kan bruges til at studere virkningen af ​​andre systemer, såsom stenede asteroider, efterhånden som de vokser sig større. + Udforsk yderligere

Holografisk akustisk pincet i stand til at manipulere flere objekter i 3D-rum

© 2022 Science X Network