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 :
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 ne change pas.
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.