Cientistas desenvolvem novas técnicas para levitar materiais
Pesquisadores do Instituto de Física e da Escola Politécnica da USP desenvolveram um sistema de levitação de objetos que traz uma evolução em relação aos já existentes, que é o maior controle do material durante sua levitação. A inovação foi capa na revista”Applied Physics Letters” e matéria na “Physics Today”, ambas nos EUA, no início deste ano.
O trabalho resulta da parceria entre os professores Adamowski, Marco Aurélio Brizzotti Andrade, do IF, e Nicolás Pérez, da Universidade de La República, no Uruguai. O equipamento, recentemente desenvolvido por eles, possibilita maior controle do objeto em levitação, que pode ser movido para cima ou para baixo, e para ambos os lados. Andrade conta que os sistemas já conhecidos necessitam de maior precisão para que os corpos se mantenham levitados.
Nos testes com o novo equipamento, os cientistas utilizam pequenas esferas de isopor. A levitação ocorre pela reflexão de ondas sonoras. O sistema é formado por um cilindro chamado transdutor, que possui cerca de 5 cm de diâmetro e que tem sua extremidade mais fina (aproximadamente 1 cm de diâmetro), direcionada para baixo. Na parte inferior do sistema, há um pequeno cilindro côncavo (que possui 4 cm de diâmetro com uma superfície côncava de 3,3 cm de raio de curvatura), denominado refletor. Assim, o transdutor é posicionado com a sua extremidade fina na direção do refletor, de forma horizontal (veja a foto abaixo).
Depois de posicionar o transdutor sobre o refletor, o aparelho é ligado e ondas sonoras de alta intensidade são produzidas neste espaço, com uma frequência superior a 23 mil Hertz (Hz). “O ouvido humano consegue captar frequências de até 20 mil Hertz”, informa o físico. A força de radiação acústica produzida pelo som é que possibilita manter o material levitando.
Neste levitador recentemente desenvolvido, a interação entre a onda emitida pelo transdutor com a refletida pela superfície do refletor produz um tipo particular de onda. É o que os cientistas denominam “ondas estacionárias”, onde há pontos de mínima pressão acústica, que eles chamam de nós.
Evolução
O sistema atualmente desenvolvido é uma evolução do equipamento construído por Andrade em seu doutorado, em 2009, que teve a orientação de Adamowski. Na oportunidade, o físico desenvolveu um levitador ressonante. A diferença é que o sistema necessita de maior precisão de ajuste para que o objeto permaneça levitado. Neste equipamento, é possível levitar uma pequena esfera de aço e até mesmo uma gota de água, o que prova que a manipulação de partículas diversas pode ser feita com o uso do levitador.