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Il y a pas mal d’excitation suite à la sortie d’un papier (PDF là) et d’une vidéo montrant de petits objets comme une DEL, une résistance électrique et des billes de plastique léviter et être déplacés dans les airs :

lévitation acoustique lien vidéo


La vidéo montre rapidement quelques explications, mais elles sont trop sommaires pour bien comprendre ce qui se passe.

Le son

Le son est en réalité la propagation d’une surpression dans un milieu comme l’air. Quand on tape sur un tambour (bruit court), les molécules d’air au contact de la membrane est comprimée. Cette compression est transmise (par vibration) à la couche de molécules suivante et ainsi de suite de proche en proche l’onde sonore se propage (à environ 1200 km/h dans l’air).

Quand il s’agit d’un bruit long, c’est une succession de compressions-décompressions qui se propagent :



On voit donc que le son produit des zones à pression variable : on parle de pression acoustique. En réalité, la différence entre hautes et basses pressions est faible : environ dix millions de fois plus faible que la pression atmosphérique, mais cela est suffisant pour faire vibrer la membrane d’un micro, d’un instrument de musique ou nos tympans.

Dans ce cas de la lévitation acoustique, c’est cette pression qui est responsable de la suspension des objets dans l’air, car c’est elle qui produit une force s’opposant à la force de gravité.

Une onde stationnaire


La lévitation est rendue possible uniquement parce que l’onde sonore est stationnaire.
Ceci veut dire que les zones de compressions-décompressions ne se propagent pas, mais restent au même endroit : les molécules d’air sont alors comprimées et décomprimées par la même partie de l’onde, comme sur cette modélisation (page).

En utilisant deux ondes de même longueur d’onde et en opposition, il est possible de piéger des objets aux endroits où la pression change :

capture ondes


En 2012, il y avait déjà eu une publication sur la lévitation acoustique utilisant ce principe.

La nouveauté ici, c’est qu’il est possible de déplacer les objets dans un plan à l’aide de plusieurs enceintes toutes synchronisées. Le principe est assez simple : en plus d’avoir une onde stationnaire, il est possible de la déplacer et de l’orienter.

De plus, en jouant sur l’intensité des ondes acoustiques émises par chaque enceinte, les ondes peuvent être relayées d’une enceinte à l’autre.

Les applications

Les applications de la lévitation peuvent être multiples, par exemple dans le cas où on a besoin qu’une réaction chimique se passe hors de tout contact avec un récipient ou un support (dans l’industrie pharmaceutique) où pour une manipulation d’objets sensibles que le seul contact avec un autre objet peut endommager ou rayer (électronique de haute précision par exemple).

L’avantage de la lévitation acoustique sur la lévitation magnétique c’est qu’elle peut également mettre des objets non métalliques en lévitation.

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qwerty a dit :

Même si concrètement c'est impossible (financièrement), des voitures volantes générant des ondes pour voler... Je suis fasciné par ce genre de technos !

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zouip a dit :

Dans la dernière phrase, ça devait être "des objets _non_ métalliques", je pense.

Sinon, l'article est clair, mais ce qui serait amusant, c'est de connaître les limites du système : quelle est la relation entre la masse en lévitation, le milieu traversé (ici de l'air), la fréquence et l'amplitude des ondes (et d'autres paramètres que j'imagine nombreux) ?

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lvf a dit :

Je ne sais pas a quel point c'est difficile de monter un dispositif pareil est qu'avec deux haut parleurs et un pc (ou meme un arduino(j'en doute au niveau de la precision)) ca serait possible?

Apres le probleme des application dont tu parles c'est que pour l'instant le systeme semble etre trop soumis aux conditions exterieures, les billes tremblent pas mal quand mêmes (mouvement brownien a mon avis)

je vois bien des applicaton dans le design, on peut immaginer des especes de lampes avec des bulles d'eau qui flottent et une lumière qui les éclaire, celle ci renveraient dans toutes les directions (bon pas tres fort) et les ultra-sons au qutidiens ne doivent pas etre tres safe pour l'organisme (surtout certains animaix)


Ça doit être grandiose de voir une ampoule électrique léviter et s’allumer sans aucun contact, fil ou autre.

c'est pas de ça ou ça dont tu parles ? (mais c'est magnetique tu voudrais ca en acoustique, quel intéret?)

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Le Hollandais Volant a dit :

@qwerty : techniquement c’est aussi très compliqué de faire voler une voiture entière…
Je pense que ma comparaison est foireuse, mais la pression acoustique d’un son est de l’ordre de 0,01 Pa, soit 0,00000001 atm.

La pression d’un pneu est d’environ 1 à 2 atm. Je te laisse imaginer le haut parleur qu’il faudrait pour faire léviter ça. Un hélicopter est bien moins contraignant. Et la lévitation magnétique également.
C’est cette dernière qui, je pense, peut-être utilisée si un jour on arrive à avoir des voitures volantes ou lévitant : la route est munie d’une grosse bobine, et la voiture fournit le courant qui induit une réaction répulsive dans la route.
D’ailleurs, c’est pas la Corée du Sud qui avait ça en projet ?

@zouip : en effet, je crois que tu as raison pour le « non » métallique. Même s’il est possible de faire léviter de l’eau avec un aimant (un aimant très très puissant, qui va orienter les molécules d’eau dans le même sens).

Pour les limites, actuellement : la masse doit être assez faible, pour que la force de gravité soit compensable par la pression acoustique, elle même assez faible. À première vue, le milieu n’a pas d’importance : tant qu’on adapte la fréquence des haut parleurs, afin d’avoir des longueurs d’ondes dans lesquelles on peut insérer des objets.
J’imagine que dans l’eau, la poussée d’Archimède plus importante aidant, la masse qu’il est possible de soulever est plus importante.

Le PDF donne la formule (au milieu de la page 2) qui peut permettre de déterminer la masse limite soulevable, en fonction de la densité du corps à faire léviter, de l’angle d’incidence des ondes, de l’amplitude efficace de l’onde sonore et de sa longueur d’onde, de la densité de l’air et de sa compressibilité et de celle de l’objet à faire léviter ainsi qu’enfin la vitesse du son dans l’air.

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Romanus pury a dit :

@Le Hollandais Volant : Du coup est ce possible de faire voler une voiture ? Car j'aimerais savoir si il serais possible d'imagniner une route qui ferais voler des voiture grace aux son ? Ou par exemple une arme a son qui pousserais des objets ?

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Le Hollandais Volant a dit :

@Romanus pury : Je ne sais s’il est possible de créer un système sonore qui produise un son assez puissant pour soulever une voiture. Je ne pense pas (il y a une limite à la puissance d’un son, avant que ça ne devienne une onde de choc).

Une arme en revanche, je pense que oui, mais là pareil : il faut beaucoup de puissance.


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