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Alejandro del Mazo VivarEs necesario construir un dispositivo para producir ondas estacionarias ultrasónicas. La forma elegida en este caso consta de un marco de madera en el que un transductor ultrasónico se coloca en la parte inferior, sobre un tubo de pvc. Frente a él, se encuentra un reflector hecho con un imán cilíndrico de poca altura que se adhiere a un tornillo. Gracias al tornillo se puede regular de forma precisa la distancia entre el transductor y el reflector. Cuando entre ambos hay una distancia L= (2n+1)l/4, donde les la longitud de onda y ntoma los valores 0, 1, 2…, se forma una onda estacionaria con zonas de alta y baja presión.
Las partículas (por ejemplo, pequeñas esferas de poliestireno) situadas en esas regiones experimentan, además de su peso, una fuerza que está orientada de las zonas de mayor presión hacia las de menor presión. En aquellos puntos en los que la fuerza debida a la presión tiene el mismo módulo que el peso, aunque con sentido contrario, las partículas permanecen levitando. La distancia entre las posiciones en las que se da esta situación es de media longitud de onda.
Para conseguir la levitación, el transductor se conecta a un generador de frecuencias, que se ajusta a 40 kHz y, por tanteo, se regula con el tornillo la posición del reflector. Se reconoce que la distancia es la adecuada cuando al colocar con una pinza las bolitas de poliestireno en el espacio comprendido entre el transductor y el reflector, las bolitas ocupan posiciones estables. La longitud de onda del ultrasonido es de 8,6 mm, por lo que las esferas que levitan pueden estar separadas entre sí una distancia de 4,3 mm.
¿Qué se pretende demostrar?
El sonido se propaga mediante ondas de presión. Si se forman ondas estacionarias, aparecen regiones de alta y baja presión. La fuerza debida a la diferencia de presión puede actuar sobre un pequeño objeto, en sentido contrario a su peso, de modo que ambas fuerzas pueden anularse
Dirigido a:
- Gran Público
- Primaria
- Secundaria
- Universidad
Materiales necesarios:
Generador de frecuencias, transductor ultrasónico, bolitas de poliestireno
Riesgos:
El experimento no entraña riesgos
Enlaces:
- Scott Schappe R., Barbosa C. (2017) A Simple, Inexpensive Acoustic Levitation Apparatus. The Physics Teacher55 (1), 6-7.
- Zhao S., Wallaschek J (2009) A Standing Wave Acoustic Levitation System For Large Planar Objects. Archive of Applied Mechanics81(2),123-139.
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