Físicos brasileiros conseguem levitar objeto do tamanho de bola de golfe utilizando apenas ondas sonoras

Pesquisadores brasileiros da Universidade de São Paulo afirmaram ter conseguido levitar com sucesso uma pequena bola de poliestireno sólido de 50 milímetros, utilizando apenas ondas sonoras de alta frequência. Embora não seja a primeira vez que isso acontece – já que em outras ocasiões cientistas já foram capazes de levitar acusticamente pequenos objetos como gotas de água, por exemplo – a esfera é um dos maiores corpos já utilizados.

A levitação acústica utiliza feixes opostos de ondas sonoras para criar outras estacionárias. As ondas estacionárias têm picos que oscilam entre alta e baixa pressão e podem ser utilizadas para mover um objeto contra a força da gravidade. Geralmente, isso é feito com duas ondas sonoras opostas, e as gotas de água ou pequenas esferas de poliestireno são menores do que o comprimento da onda acústica.

De forma tradicional, a técnica consiste em prender o objeto no nó de pressão – o ponto em que a pressão da onda estacionária não muda – de modo que a onda abaixo do objeto funcione como uma raquete, constantemente batendo o objeto para cima.

Essa é a primeira vez que tal levitação é feita em uma esfera 3,6 vezes maior do que o comprimento de uma onda acústica, e com massa de cerca de 1,5 grama. Os pesquisadores acreditavam que somente objetos até 4 mm de diâmetro poderiam ser levitados com ondas de frequência de cerca 20 kHz, com um comprimento de onda de 14 mm.

“Em nosso estudo, demonstramos que podemos combinar vários transdutores de ultrassom para levitar um objeto significativamente maior do que o comprimento de onda acústica”, disse Marco Andrade, um dos pesquisadores da USP. “Poderíamos aumentar o tamanho máximo do objeto a partir de um quarto do comprimento de onda a 50 mm, o que é aproximadamente 3,6 vezes o comprimento de onda acústica”.

Para isso, a equipe utilizou transdutores de ultrassom com estrutura tripla. Ao invés de prender o objeto no nó de pressão – já que o método “pingue-pongue” não é suficiente para levitar algo tão grande – eles geraram uma onda estacionária entre os transdutores e o objeto. Ou seja, a esfera estava sendo amparada por três lados pelas ondas sonoras para ser levitada a uma altura de 7 milímetros, cerca de metade da medida de uma das ondas acústicas.

Agora, a intenção dos pesquisadores brasileiros é ajustar a técnica para fazer o objeto subir cada vez mais alto, e também levitar objetos maiores e em diferentes ângulos. “No momento, só podemos levitar o objeto em uma posição fixa no espaço. Em trabalhos futuros, gostaríamos de desenvolver novos dispositivos capazes de levitar e manipular grandes objetos no ar”, disse Andrade.

De acordo com a Science Alert, a levitação acústica poderia desempenhar um papel importante na análise e controle do líquido no espaço, bem como ajudar a lidar com materiais extremamente quentes ou cáusticos aqui na Terra. A pesquisa em questão foi publicada na revista Applied Physics Letters.

[ Science Alert ] [ Foto: Reprodução / Andrade et al./AIP Publishing via Science Alert ]