Aplicatii ale infrasunetelor Cele mai importante semnale care străbat această lume sunt imperceptibile. Ele nu numai că depăşesc auzul nostru, dar ne învăluie fiinţa. În natură, manifestările infrasunetelor din fericire nu sunt frecvente şi sunt incoerente. Infrasunetele sunt imperceptibile pentru auzul uman, având o înălţime sub 15 cicluri pe secundă. Limita de jos a toleranţei umane, baza. Infrasunetul nu este auzit, ci este simţit. Infrasunetul deţine un teribil secret în murmurul său imperceptibil.
1.Definiţie:
Infrasunetele pot fi definite ca vibraţii de acelaşi fel ca şi sunetele „normale”, dar având o frecvenţă atât de joasă (sub 20 Hz), încât ele nu pot fi auzite de urechea umană. Infrasunetele sunt sunetele cu frecvenţa cuprinsă între 0,001Hz şi 20Hz şi nu pot fi auzite de urechea umană. Ştiinţa care se ocupă cu studiul infrasunetelor se numeşte infrasonică. Infrasunetele sunt caracterizate de capacitatea acestora de a acoperi distanţe mari şi de a ocoli obstacole fără multă disipaţie. Acestea sunt utilizate în special în seismologie la studiul cutremurelor.
2. Scurt istoric:
Fascinaţia oamenilor de ştiinţă faţă de sunetele de joasă frecvenţă este bine documentată începând cu secolul al XIXlea. În 1883, erupţia vulcanului Krakatoa din Indoonezia s-a estimat că a ucis 36.000 de oameni. La celălalt capăt al lumii, oamenii de ştiinţă i-au captat semnalele infrasonice prin detectarea modificărilor de scurtă durată ale presiunii atmosferice, cauzate de explozie. Ei au utilizat barometre similare celor folosite de meteorologi pentru identificarea schimbărilor în presiunea atmosferică asociate cu vremea. Sunetele ce pot fi auzite de urechea umană comprimă şi împing moleculele aerului la fel cum o fac şi undele infrasonice, dar ele au o viaţă relativ scurtă. În consecinţă, ele parcurg distanţe mai scurte decât cele parcurse de bubuiturile vulcanice. Cu creşterea distanţei, energia
sunetelor este absorbită din cauza viscozităţii aerului. În contrast, infrasunetele generate de Krakatoa s-au propagat încet în jurul lumii – şi nu doar o dată, ci de mai multe ori. De atunci, infrasuntele generate de mai multe cauze fie ele naturale sau provocate de om, au fost descoperite şi studiate.
3. Surse şi efecte ale infrasunetelor:
Fenomenele naturale sunt generatori prodigioşi de infrasunte. Efectele potenţiale distale care se produc atunci când au loc explozii naturale determină efecte legendare. I. Tunetul II. Cutremurele III. Inundaţiile a) Valurile b) Mareele c) Cascadele, gheaţa şi gheţarii IV. Focul a) Aurora boreală b) Exploziile solare şi vântul solar V. Vântul VI. Motoarele
4. Aplicaţii:
a)În psihologie Infrasunetele produc senzaţii psihologice variate care debutează ca uşoară “iritaţie”. La anumite înălţimi, infrasunetele produc o presiune fizică. La o intensitate specifică joasă, frică şi dezorientare. b)În construcţii - demolări La o înălţime foarte specifică a infrasunetelor, acestea fac să explodeze diferite lucruri. c)În lupta pentru supravieţuire La alte înălţimi ale infrasunetelor, ele produc incapacitate şi ucid. Organismele se rup în bucăţi. Creaturile marine îşi folosesc acest potenţial pentru a-şi ucide prada. d)În muzică Tonurile bass emfatice ale catedralelor par a putea să explodeze chiar coloanele care susţin vechile bolte.
e)Infrasunete … emoţionale f)În industria militară Desi cercetarile asupra armelor reprezentate de câmpurile electromagnetice asupra creierului uman sunt plasate temporar inca de la inceputul secolului XX, ele s-au dezvoltat in doua directii conform situatiilor ce apar in societate.
Experimentul cu infrasunete de 17Hz:
Pe 31 mai 2003, o echipă de cercetători din Marea Britanie a organizat un experiment la scară largă, expunând 700 de persoane la muzică însoţită de unde sonore de 17Hz generate de un subwoofer montat la 2 treimi de capătul unei ţevi lungă de 7 metri. Concertul era susţinut de 2 formaţii, fiecare cântând câte 4 melodii dintre care 2 conţineau sunete cu frecvenţa de 17Hz. Participanţii nu au fost informaţi care piese conţin frecvenţe de 17Hz pentru ca specatorii să nu se concentreze pe o anumită piesă. Prezenţa infrasunetelor a determinat ca 22% din spectatori să experimenteze sentimente de anxietate, frică, depresie, supărare, fiori pe şira spinării şi presiune pe cutia toracică. Cercetătorii au concluzionat că deşi oamenii nu percep în mod conştient infrasunetele, ele pot influenţa oamenii să aibă sentimente negative şi senzaţii ciudate. Unii cercetători au sugerat că infrasunetele pot fi prezente la anumite case “bântuite”, lucru care ar explica “fantomele”.
Fantome şi infrasunete:
Vic Tandy, un cercetător la Universitatea Coventry a sugerat că frecvenţa de 19Hz este vinovată pentru multe din apariţiile fantomelor. Într-o noapte când lucra într-un laborator din Warwick a început să simtă anxietate şi a văzut cu coada ochiului ceva gri. Când s-a întors nu era nimic. A doua zi când se antrena la scrimă, în timp ce ţinea mânerul sabiei acesta a început să vibreze. Cercetările i-au arătat că ventilatorul din cameră emitea o frecvenţă de 18,98Hz, foarte aproape de frecvenţa de vibrare a ochiului stabilită la 18Hz de NASA în raportul tehnic nr. 19770013810. Din
această cauză a văzut fantoma: globul ocular vibra cauzând o iluzie optică. Camera era exact jumătate din lungimea de undă iar biroul era în centru, cauzând astfel apariţia unei unde statice care a fost detectată de mânerul sabiei. 1. 2.
1.generator de infrasunete cu o conducta lunga de 7m la un capat are un difuzor de mare. 2.sistem de masurare a infrasunetelor la observatorul seismic plostina.
3.
3.sistem de masurare a infrasunetelor cu tub poros la observatorul seismic plostina.
Aplicatii ale ultrasunetelor 1.Definitie: Ultrasunetele (US) sunt o forma de energie mecanica ce se propaga sub forma unor unde de frecventa superioara limitei de perceptie a urechii umane. Omul percepe sunete cu frecventa cuprinsa intre 16 si 20 000 Hz. Sunetele cu frecventa peste limita de audibilitate umana (20 MHz) se numesc ultrasunete, iar cele cu frecventa sub aceasta, infrasunete. Daca o particula dintr-un mediu elastic executa o miscare inainte si inapoi fata de pozitia de echilibru, miscare numita
oscilatie mecanica sau vibratie, are loc un transfer de energie in mediul care o inconjoara. Particula care oscileaza interacţioneaza cu cele vecine si astfel unda se propaga din aproape in aproape. Regiunea din spatiu in care se afla unde ultrasonice (altfel spus, campul de US) este reprezentata de oscilatii ciclice in spatiu si timp. Miscarea particulelor in jurul pozitiei de echilibru se repeta la anumite intervale de timp.
2.Proprietatile ultrasunetelor: a)Viteza ultrasunetelor exprima distanta parcursa de US
in unitatea de timp. Se masoara in m/s. Viteza de propagare a US este de 331 m/s în aer, de 1430 m/s în apă si mult mai mare in corpurile solide, fiind dependenta de densitatea si elasticitatea mediului. Undele sonore nu se propaga in vid, iar in gaze se propaga destul de greu, datorită distantei mari dintre molecule. b)Energia acustica. Unda ultrasonica transporta si cedeaza o parte din energie mediului strabatut determinand oscilatii ale particulelor din mediu. Se masoara in Jouli (J). c)Intensitatea ultrasunetelor este cantitatea de energie care strabate unitatea de suprafata in unitatea de timp. Se exprima in W/cm2. Intensitatea US scade proportional cu distanta parcursa, atenuarea acustica fiind cu atat mai mare cu cat frecventa este mai ridicata. Deci pe masura ce creste frecventa scade adancimea de penetrare. La o frecventa data, adancimea de penetrare a US este limitata de scaderea intensitatii. d)Impedanta acustica exprima rezistenta la trecerea undelor, fiind produsul dintre densitatea mediului si viteza US. Impedanta acustica este deci o constanta de material: Z = ρ ⋅ c. Se masoara in rayl; 1 rayl = 1 Kg ⋅ m-2 ⋅ s-1. Limita de separare: dintre două medii cu densitate diferita, deci cu impedanta acustica diferita, se numeşte interfata. La nivelul interfetelor, impulsul ultrasonic este: reflectat, refractat, dispersat, absorbit sau atenuat.
Interactiunile ultrasunetelor:
Mecanismele de interactiune posibile la trecerea undelor ultrasonice printr-un mediu sunt urmatoarele:
• mecanismul termic • cavitatia • mecanismul de tensionare.
3.Producerea ultrasunetelor: Undele ultrasonice se obtin prin metode mecanice, magnetostrictive si piezoelectrice. Corpul care vibreaza si genereaza unde ultrasonice este denumit sursa acustica sau sursa de ultrasunete. La baza obtinerii ultrasunetelor se afla cel mai adesea fenomenul piezoelectric, efect descoperit in anul 1880 de catre Pierre si Jacques Curie. Aparitia polarizarii electrice la suprafata unui cristal atunci cand asupra lui se exercita o presiune mecanica sau o tractiune se numeşte efect piezoelectric direct. Aplicarea unui camp electric pe suprafata unui cristal piezoelectric duce la contractia sau dilatarea acestuia si la emisia unor unde acustice. Acest fenomen se numeste efect piezoelectric invers. Fasciculul de ultrasunet:Materialul piezoelectric nu emite o singura unda ultrasonica, ci un fascicul care porneste de pe toata suprafata materialului. Intr-o prima portiune, de cativa cm, acest fascicul este ingust si are forma cilindrica, undele din componenta avand practic o dispunere paralela. Aceasta zona apropiata poarta denumirea de zona Fresnel. Urmeaza o alta portiune, numita zona indepartata sau zona Fraunhofer, in care undele devin divergente, iar fasciculul are forma de trunchi de con. Lungimea zonei Fresnel si divergenta zonei Fraunhofer depind de dimensiunile discului piezoelectric, dar si de frecventa ultrasunetelor produse de acesta. Cresterea frecventei ultrasunetelor sau a diametrului discului piezoelectric determina marirea zonei Fresnel si micsorarea unghiului de divergenta.
4.Aplicaţii: Ultrasunetele sunt utilizabile in toate etapele unui proces tehnologic, de la conditionarea materiei prime pana la controlul procesului. Exemple de operatii tehnologice efectuate sub actiunea ultrasunetelor: - dispersarea, procesul fizic de raspandire a particulelor unei substante printre cele ale altei substante;
- curatirea, bazata pe fenomenul de cavitatie. Curatirea cu ultrasunete este mult utilizata datorita calitatii operatiei efectuate, a timpului scurt de lucru, a diversitatii materialelor ce pot fi supuse acestei operatii; - sedimentarea, bazata pe aglomerarea particulelor fine, solide sau lichide, in zona nodurilor unui camp stationar produs de propagarea ultrasunetelor; - filtrarea, operatia de separare a unei substante solide dintr-un lichid; - emulsionarea, bazata pe dispersarea particulelor unui lichid in altul in care este miscibil, sau a unei substante solide intr-un lichid in care nu se dizolva; - extractia, operatia de separare a uneia sau a mai multor substante dintr-un amestec; - stimularea unor reactii chimice (ex. cele de polimerizare); - uscarea, procesul de eliminare a apei dintr-un material; - cristalizarea, bazata pe diferenta de solubilitate a componentelor unui amestec; - sterilizarea, bazata pe actiunea distructiva a ultrasunetelor asupra microorganismelor (ex. in industria alimentara); etc.
1.
2.
.
3.
4.
1.aparat de aerosoli cu ultrasunete pentru probleme pulmonare 2.sistem de detectie cu PIR cu ultrasunete 3.aparat antirozatoare cu ultrasuntete cu energie solara 4.alarma cu ultrasunete pentru rozatoare
