Mathematical Models of the Real World

Физики из США реализовали задачу трёх тел — классическую проблему механики — в условиях акустической левитации, то есть с помощью ультразвука заставили три микросферы парить и взаимодействовать в воздухе


Как проходил эксперимент?
Использовали ультразвуковой источник с частотой 35 кГц и алюминиевый рупор.
Левитировали три полистироловые микросферы диаметром 41 мкм.
Сначала выстроили их в равносторонний треугольник, затем возбудили систему, вызвав движение.
Две частицы сблизились и образовали димер, который вместе с третьей начал двигаться по сложной траектории, напоминающей форму бабочки.
Что нового?
Взаимодействие между частицами оказалось невзаимным — то есть силы между ними не были симметричными.
Это связано с тем, что воздух вокруг частиц действует как посредник: его свойства (давление, плотность) зависят от положения и скорости частиц.
Получилась многочастичная, нелинейная система, которую удалось описать с помощью численного моделирования методом конечных элементов.
Результаты
Модель хорошо совпала с экспериментом.
Открылись перспективы для самоорганизации частиц в управляемые структуры.
Метод может быть полезен для изучения сложных динамических систем и создания новых технологий на основе ультразвука.

https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/tpzc-qms7
На русском https://nplus1.ru/news/2025/09/30/three-body-acoustic-levitation

Physical Review E

Nonreciprocity and multibody interactions in acoustically levitated particle systems: A three-body problem

In this work, a system of particles acoustically levitated in air is investigated experimentally and numerically. In systems with as few as three identical particles, the authors report the emergence of nonreciprocal interactions, which are mediated by the…

👍3❤1

www.tgoop.com/MathModels/1327

198 viewsOct 7 at 10:46

Физики из США реализовали задачу трёх тел — классическую проблему механики — в условиях акустической левитации, то есть с помощью ультразвука заставили три микросферы парить и взаимодействовать в воздухе


Как проходил эксперимент?
Использовали ультразвуковой источник с частотой 35 кГц и алюминиевый рупор.
Левитировали три полистироловые микросферы диаметром 41 мкм.
Сначала выстроили их в равносторонний треугольник, затем возбудили систему, вызвав движение.
Две частицы сблизились и образовали димер, который вместе с третьей начал двигаться по сложной траектории, напоминающей форму бабочки.
Что нового?
Взаимодействие между частицами оказалось невзаимным — то есть силы между ними не были симметричными.
Это связано с тем, что воздух вокруг частиц действует как посредник: его свойства (давление, плотность) зависят от положения и скорости частиц.
Получилась многочастичная, нелинейная система, которую удалось описать с помощью численного моделирования методом конечных элементов.
Результаты
Модель хорошо совпала с экспериментом.
Открылись перспективы для самоорганизации частиц в управляемые структуры.
Метод может быть полезен для изучения сложных динамических систем и создания новых технологий на основе ультразвука.

https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/tpzc-qms7
На русском https://nplus1.ru/news/2025/09/30/three-body-acoustic-levitation

BY Mathematical Models of the Real World