Mengangkat Benda dengan Suara

Kedengarannya aneh, bagaimana mungkin suara yang hanya bisa didengar tetapi tidak tersentuh dan tercium bisa mengangkat benda. Tetapi fenomenanya memang demikian dan metode ini sering disebut dengan acoustic levitation. Prinsipnya adalah suara yang dihasilkan digunakan untuk mengimbangi gaya gravitasi dari benda yang ingin di angkat. Karena gaya itulah yang menyebabkan benda tetap berpijak dari bumi biarpun di lempar sejauh mungkin keatas maka alhasil benda tersebut akan jatuh juga ke bawah. Jika tidak ada gaya ini maka semua benda termasuk kita bisa melayang diatas bumi, persis seperti para astronot ketika beraada diluar angkasa.

Munculnya fenomena ini diawali dengan karakter dasar gelombang suara. Sebuah suara yang dibangkitkan memerlukan medium propagasi yang compressable berupa fluida. Medium disini dapat berupa gas/udara atau cair misalnya air. Karena itu, suara tidak akan pernah terdengar di ruang yang hampa.Selama terjadi propagasi suara medium tersebut mengalami kompresi sehingga menghasilkan daerah dengan tekanan tinggi dan refraksi/ekpansi dimana muncul daerah dengan tekanan tinggi. Dengan demikian, acoustic levitation menggunakan suara yang merambat melalui fluida, umumnya gas/udara untuk memberikan gaya penyeimbang yang berlawanan arah dengan gaya gravitasi.

Munculnya bagian dengan tekanan tinggi dan bagian dengan tekanan rendah inilah yang dimanfaatkan levitator, sistem yang memanfaatkan acoustic levitation, untuk mangangkat sebuah benda. Kondisi semacam ini hanya dapat dihasilkan bila dapat dibangkitkan sebuah gelombang berdiri (Standing Wave). Untuk itu sebuah sistem levitator dilengkapi dengan transducer yang berfungsi sebagai pembangkit gelombang suara dan reflektor untuk merefleksikan suara pada sudut tertentu. Interferensi antara  suara yang dibangkitkan oleh transducer dengan suara yang direfleksikan oleh reflektor inilah yang akan membentuk gelombang berdiri.

Ketika gelombang berdiri terbentuk maka akan muncul zona dengan tekanan rendah (node) dan zona dengan tekanan tinggi(antinode). Jumlah node dan antinode yang muncul tergantung dari panjang gelombang atau  frekuensi suara yang digunakan dan jarak antara transducer dan reflektor. Untuk mendapatkan node dan antinode yang stabil, jarak antara transducer dan reflektor haruslah n kali dari setengah panjang gelombang dari suara yang dibangkitkan oleh transducer. Sebagai contoh, jika suara yang dibangkitkan memiliki frekuensi 16.7 KHz maka suara ini akan memiliki panjang gelombang sekitar 20.3 mm. Dengan demikian jarak antara transducer dan reflektor adalah minimal 10,15 mm.  Umumnya untuk mendapatkan potensi akustik levitansi yang besar jarak antara transducer dengan reflektor dibuat lebih lebar untuk menghasilkan node yang lebih banyak. Di node-node inilah, yang juga sering disebut sebagai sumur(well), sebuah benda dapat melayang. Pada kenyataannya memang benda tersebut melayang tidak tepat di daerah node tetapi sedikit dibawahnya kecuali kalo kita lakukan didaerah microgravity seperti di angkasa luar.  Untuk melihat secara visual node/well yang potential yang dihasilkan dapat dilihat kontur-kontur node dari gambar dibawah, hasil perhitungan Xie dan Wei.

Agar levitator sukses mengangkat benda, ukuran dari benda juga perlu diperhatikan. Benda-benda yang memiliki dimensi lebih besar dari 2/3 panjang gelombang suara yang dihasilkan akan sulit untuk diangkat. Disamping itu, berat benda (baca: massa benda) juga perlu diperhitungkan apakah tekanan dan medan suara yang dihasilkan telah cukup untuk melawan gaya gravitasi dari benda itu sendiri. Hal lain yang perlu diperhatikan adalah mengenai nilai Bond Number yang tidak boleh terlalu rendah untuk menghindari turunnya tekanan dari fluida terhadap permukaan benda yang diangkat.

Saat ini, aplikasi dari acoustic levitation banyak  dimanfaatkan dalam bidang chemical analysis, manufaktur komponen-komponen micro electronic, atau aplikasi-aplikasi yang membutuhkan non-reaktif dan non-destruktif selama pemindahan obyek kerja.

Leave a comment

Filed under Uncategorized

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s