Levitazione acustica

Qualche giorno fa, sono stati pubblicati i risultati di una ricerca davvero interessante. Credo sia il caso di analizzarli prima di tutto per la curiosita’ che possono innescare, ma soprattutto per le importanti applicazioni future che questi studi potrebbero avere.

Come forse avrete letto su diversi giornali, un gruppo dell’universita’ di Zurigo, guidato da un ricercatore italiano, e’ riuscito a creare il primo sistema di levitazione e movimentazione acustica.

Di cosa si tratta?

Detto in parole molto semplici, il suono altro non e’ che una successione di compressione e rarefazioni del mezzo in cui si muove, nel caso piu’ comune l’aria. Cioe’? Le onde sonore si propagano spostando l’aria e sono proprio queste vibrazioni quelle che noi udiamo e che fanno vibrare il nostro apparato uditivo. Infatti, come sapete, il suono non si propaga in un ambiente dove e’ stato fatto il vuoto proprio perche’ manca il mezzo per poterlo far camminare.

Il sistema di levitazione e movimentazione basato su onde sonore

Molte fonti fanno un po’ di confusione nella descrizione dell’apparato sperimentale realizzato a Zurigo, fornendo informazioni poco chiare o in alcuni casi sbagliate. Pensateci bene, se il suono crea uno spostamento dell’aria, allora un’onda sonora potrebbe essere utilizzata per far muovere un oggetto molto leggero. Bene, questo e’ il principio di base.

Al contrario di quello che trovate su molti giornali, la levitazione sonora e’ una cosa conosciuta gia’ da molti anni, dunque non e’ stata affatto “inventata” a Zurigo. Come funziona? Se ci pensate, se mettiamo un suono a spingere un oggetto, questo riuscirebbe a farlo muovere in una direzione. Per poterlo far levitare, e’ necessario avere due superfici, una emettitrice del suono e una in cui viene riflesso. Poiche’ l’onda sonora e’ come una sinusoide che si muove, calibrando opportunamente i nodi dell’onda, ottenuta dalla sovrapposizione dell’onda emessa e di quella riflessa, possiamo tenere l’oggetto fermo in questo punto. Sembra complicato ma non lo e’. Il “nodo” e’ quel punto in cui l’onda si annulla. Rimanendo nell’esempio della sinusoide, e’ quel punto in cui la funzione attraversa lo zero.

Bene, se mettiamo l’oggetto esattamente nel nodo, questo rimarra’ sospeso in questo punto, cioe’ l’onda sonora riuscira’ esattamente a bilanciare il peso dell’oggetto. Questo e’ il concetto della levitazione acustica che si conosce gia’ da diversi anni.

Dunque, cosa e’ stato studiato a Zurigo?

La levitazione acustica di cui stiamo parlando e’ un qualcosa di statico. Si mette l’oggetto nel nodo e questo resta in equilibrio. Lo studio pubblicato in questi giorni riguarda invece un apparato sperimentale realizzato ponendo diversi emettitori in linea con altrettanti riflettori in alto. Modulando la frequenza delle onde sonore e la loro intensita’, e’ possibile spostare orizzontalmente i nodi. Come potete facilmente capire, se l’oggetto e’ fisso nel nodo, punto di equilibrio, spostando il punto riusciamo a far muovere anche l’oggetto dal momento che questo e’ vincolato nel nodo.

Come potete capire facilmente, le limitazioni principali del sistema sono sul peso dell’oggetto posizionato, oltre che ovviamente nel suo volume. Il sistema realizzato consente di far levitare e  spostare, ad esempio, gocce di liquido o piccole quantita’ di solido.

Bellissimo, ma a cosa serve?

Pensateci bene, potete posizionare qualcosa nel sistema e farlo muovere senza toccarlo. Non vi viene in mente nulla? Nel settore farmaceutico, la manipolazione tra sostsnze e’ spesso inficiata dal contatto, seppur minimo, manuale. Il poter mescolare due sostanze facendole scontrare senza forze esterne rappresenta un vantaggio importantissimo in questo settore.

Inoltre, questo sistema potrebbe essere utilizzato nella manipolazione genetica delle cellule. Frammenti di DNA possono essere inseriti nelle cellule evitando tutta una serie di problematiche legate al metodo tradizionale, manipolazione manuale, contaminazione, ecc.

Altra applicazione importante potrebbe, ad esempio, essere nella manipolazione senza mani di sostanze tossiche e radioattive. Anche in questo caso, il contatto con l’umo potrebbe causare danni alla salute evitabili con l’utilizzo di questo sistema.

Concludendo, la levitazione acustica e’ un processo noto gia’ da tempo. Solo in questi giorni pero’, si e’ riusciti a realizzare un sistema in grado anche di spostare oggetti. Le applicazioni di questo sistema potrebbero essere molteplici. Il dispositivo consente infatti di poter mescolare o trattare piccole parti di liquido o solido senza il minimo contatto con l’essere umano, con evidenti vantaggi sia nel settore farmaceutico che in quello biologico.

 

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Tsunamometro: come “prevedere” gli Tsunami

Alcuni lettori mi hanno contatto per chiedere il mio punto di vista su una notizia apparsa in questi giorni su alcuni giornali. La notizia in questione riguarda un sistema di allerta per gli Tsunami del mediterraneo che e’ stato sviluppato con la collaborazione di diverse universita’ e enti di ricerca italiani. Questo strumento, anche detto Tsunamometro, altro non e’ che un sistema di “early warning”, cioe’ una strumentazione in grado di identificare la formazione del maremoto e inviare un allarme a terra. Come sappiamo bene, in eventi di questo tipo, un avviso anche solo di qualche decina di minuti puo’ significare la differenza tra centinaia di morti oppure no.

Detto questo, vorrei aprire una piccola parentesi o, se volete, una critica ad alcuni giornali. Come abbiamo detto in diverse occasioni, in questo periodo estivo le notizie scarseggiano, la politica e’ ancora in ferie, il campionato sta ricominciando solo ora, ecc. Proprio questo e’ il periodo in cui i giornali per riempire le loro pagine tirano fuori notizie d’archivio o pseudo-assurde. Perche’ dico questo?

Questo e’ l’articolo, del 1 settembre 2013, che trovate su un noto giornale nazionale:

– Tsunamometro, 1 settembre 2013

Bene, questo e’ un articolo dello stesso giornale sullo stesso argomento del 30 settembre 2009:

– Tsunamometro, 30 settembre 2009

Stesso argomento, stessa intervista, stesse considerazioni solo che, nel 2009, il sistema era stato installato per la prima volta.

Animazione dello Tsunami in Indonesia del 2004

Non aggiungo altro, a voi le considerazioni sulla cosa.

Nonostante questo, credo sia interessante parlare dell’argomento in primis perche’ non lo abbiamo trattato sul blog ma soprattutto perche’ alcuni utenti mi hanno scritto facendo questo ragionamento: se e’ possibile inviare un segnale a terra studiando le onde, allora e’ possibile prevedere uno tsunami. Se lo tsunami e’ dovuto ad un terremoto, allora e’ in qualche modo possibile prevedere anche il sisma.

Come anticipato, questo ragionamento e’ sbagliato. Come detto, lo tsunamometro, noto come progetto Nearest, e’ costituito da una serie di strumenti che misurano parametri del mare. In caso di formazione anomala, il sistema invia l’allerta a terra. Dunque, non prevede lo tsunami ma lo identifica nelle prime fasi della sua formazione.

Come funziona Nearest?

Come potete immaginare, si tratta di un sistema di boe che misurano l’accelerazione e la pressione delle acque, le onde sismiche e le onde acustiche prodotte dallo tsunami in formazione. Oltre alla boa, c’e’ ovviamente un sistema sottomarino che serve a raccogliere i dati ed che viene posizionato in prossimita’ delle linee di faglia dove si potrebbe generare il sisma ed il conseguente maremoto.

Ad oggi, un sistema completo di monitoraggio e’ stato installato al largo di Cadice in Spagna. Come sappiamo, la zona del mediterraneo e’ stata in passato scenario di tsunami a causa sia dell’attivita’ sismica che di frane. Di questi eventi abbiamo parlato in dettaglio in questi post:

– Ora anche gli Tsunami in Italia

– I Marrobbi, piccoli Tsunami

– Aggiornamento sulla Tsunami del Tirreno

Inoltre, come visto in questi articoli:

– Due parole sull’Etna e sullo Stromboli

– Marsili e terremoto siciliano

– Il vulcano Marsili

– Immagine ricostruita del Marsili

– Il risveglio del Marsili

la presenza di vulcani attivi nel Mediterraneo puo’ portare a sismi con conseguenti Tsunami.

Una delle boe del sistema Nearest

Oltre all’importante funzione di “Early warning”, Nearest ha un compito scientifico di tutto rispetto. La ricerca e’ infatti considerata fondamentale per studiare a fondo la relazione tra evento sismico e maremoto. Come sapete, ci possono essere terremoti con epicentro in mare che non provocano fenomeni tsunamici. Questo e’ dovuto alla natura stessa del sisma, alla direzione di propagazione delle onde, alla profondita’, ecc. Avere un sistema di monitoraggio di questo tipo direttamente in mare consente di poter studiare queste relazioni ed avere un quadro piu’ chiaro. Al largo di Cadice, il sistema e’ posizionato ad una profondita’ di 3200 metri e invia segnali acustici alla boa.

Concludendo, quella dello tsunamometro e’ una notizia abbastanza vecchia. Nonostante questa riproposizione estiva, e’ interessante vedere come funziona questo sistema per analizzare quali sono gli attuali sistemi di prevenzione che si stanno studiando per far fronte a problemi di questo tipo. Come sappiamo bene, le onde di tsunami hanno periodi molto lunghi, non possono essere arginate mediante barriere se non in parte, ma, sapere con anticipo quando l’onda colpira’ la costa potrebbe essere sicuramente un ottimo salvavita.

 

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